როგორ აისახება ტემპერატურის შემცირება გაზზე წნევაზე?

თხევადი ან მყარი მოლეკულებისგან განსხვავებით, აირში მყოფებს თავისუფლად შეუძლიათ გადაადგილება იმ სივრცეში, რომელშიც მათ შემოიფარგლებით. ისინი დაფრინავენ, ზოგჯერ ეჯახებიან ერთმანეთს და კონტეინერების კედლებს. კოლექტიური წნევა, რომელსაც ისინი ახდენენ კონტეინერის კედლებზე, დამოკიდებულია მათ ენერგიის რაოდენობაზე. ისინი ენერგიას იღებენ თავიანთი გარემოცვის სითბოსგან, ასე რომ, თუ ტემპერატურა აიწევს, იზრდება წნევაც. სინამდვილეში, ორი რაოდენობა დაკავშირებულია იდეალური გაზის კანონით.

TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)

ხისტ კონტეინერში გაზით გამოწვეული წნევა ტემპერატურის შესაბამისად იცვლება. თუ კონტეინერი არ არის ხისტი, გაზის იდეალური კანონის შესაბამისად, მოცულობაც და წნევაც იცვლება ტემპერატურის მიხედვით.

წლების განმავლობაში მიღებული მრავალი ექსპერიმენტული მუშაობის შედეგად, იდეალური გაზის კანონი გამომდინარეობს ბოილის კანონიდან და ჩარლზ და გეი-ლუსაკის კანონებიდან. პირველ რიგში ნათქვამია, რომ მოცემულ ტემპერატურაზე (T), აირის წნევა (P) გამრავლებული მისი მოცულობით (V) არის მუდმივი. ეს უკანასკნელი გვეუბნება, რომ როდესაც აირის მასა (n) მუდმივად დგას, მოცულობა პირდაპირპროპორციულია ტემპერატურისა. საბოლოო ფორმით, იდეალური გაზის კანონი ამბობს:

სადაც R არის მუდმივი, რომელსაც ეწოდება გაზის იდეალური მუდმივა.

თუ გაზის მასას და კონტეინერის მოცულობას მუდმივად ინარჩუნებთ, ეს ურთიერთობა გიჩვენებთ, რომ წნევა ტემპერატურის შესაბამისად იცვლება. თქვენ რომ გქონდეთ გრაფიკული გამოსახულება ტემპერატურისა და წნევის სხვადასხვა მნიშვნელობებზე, გრაფიკი იქნება სწორი ხაზი პოზიტიური დახრით.

იდეალური გაზი არის ის, რომელშიც ნაწილაკები სრულყოფილად ელასტიურია და არ იზიდავს და არ იზიარებს ერთმანეთს. უფრო მეტიც, გაზის ნაწილაკებს თავად აქვთ მოცულობა. მიუხედავად იმისა, რომ არანაირი რეალური გაზი არ აკმაყოფილებს ამ პირობებს, ბევრი საკმაოდ ახლოს მიდის, რომ შესაძლებელი გახდეს ამ ურთიერთობის გამოყენება. ამასთან, უნდა გაითვალისწინოთ რეალური ფაქტორები, როდესაც გაზზე წნევა ან მასა ძალიან მაღალი ხდება, ან მოცულობა და ტემპერატურა ძალიან დაბალი ხდება. ოთახის ტემპერატურაზე გამოყენების უმეტესობისთვის, გაზის იდეალური კანონი უზრუნველყოფს გაზების უმეტესობის ქცევის საკმარისად დაახლოებას.

სანამ გაზის მოცულობა და მასა მუდმივია, ურთიერთობა ხდება წნევასა და ტემპერატურას შორის:

სადაც K არის მუდმივი, რომელიც მიიღება მოცულობის, მოლების გაზის რაოდენობისა და გაზის იდეალური მუდმივიდან. თუ გაზის გაზის იდეალურ პირობებს აკმაყოფილებთ ხისტი კედლების ჭურჭელში, რომ მოცულობა არ შეიცვალოს, დალუქეთ კონტეინერი და გაზომეთ წნევა კონტეინერის კედლებზე, მისი შემცირებისთანავე დაინახავთ რომ იკლებს ტემპერატურა ვინაიდან ეს ურთიერთობა წრფივია, საჭიროა მხოლოდ ტემპერატურისა და წნევის ორი კითხვა, რომ გამოვყოთ ხაზი, საიდანაც შეგიძლიათ გაზის წნევის ექსტრაპოლაცია ნებისმიერ მოცემულ ტემპერატურაზე.

ეს ხაზოვანი კავშირი იშლება ძალიან დაბალ ტემპერატურაზე, როდესაც გაზის არასრულყოფილი ელასტიურობა ხდება მოლეკულები საკმარისად მნიშვნელოვანია, რომ გავლენა მოახდინონ შედეგებზე, მაგრამ წნევა კვლავ შემცირდება, როგორც კი შეამცირებთ ტემპერატურა ურთიერთობა ასევე არაწრფივი იქნება, თუ გაზის მოლეკულები საკმარისად დიდია, რათა გამორიცხოს გაზის იდეალური კლასიფიკაცია.