가스를 압축하면 특성 변화가 시작됩니다. 압축하기 때문에 가스가 차지하는 공간의 양은 줄어들지 만 이것만으로는 더 많은 일이 발생합니다. 압축은 상황의 특성에 따라 가스의 온도와 압력도 변경합니다. 이상 기체 법칙이라는 물리학의 중요한 법칙을 사용하여 발생하는 변화를 이해할 수 있습니다. 이 법칙은 실제 과정을 다소 단순화하지만 다양한 상황에서 유용합니다.
TL; DR (너무 김; 읽지 않음)
압축하는 동안 볼륨 (V)의 가스가 감소합니다. 이런 일이 발생하면 압력 (피)의 몰수 (엔) 가스는 일정하게 유지됩니다. 압력을 일정하게 유지하면 온도 (티) 또한 가스를 압축합니다.
이상 기체 법칙은 기체의 팽창 또는 압축과 관련된 질문에 답하는 데 필요한 핵심 정보입니다. 다음과 같이 설명합니다. PV = nRT. 수량 아르 자형 보편적 인 기체 상수이고 아르 자형 = 8.3145 J / mol K.
이상 기체 법칙 설명
이상 기체 법칙은 다양한 상황에서 기체의 단순화 된 모델에 어떤 일이 발생하는지 설명합니다. 물리학 자들은 가스를 구성하는 분자가 작은 공처럼 서로 튀어 오르는 것 이상으로 상호 작용하지 않을 때 가스를 "이상적"이라고 부릅니다. 이것은 정확한 그림을 포착하지 못하지만 마주 치는 대부분의 상황에서 법은 상관없이 좋은 예측을합니다. 이상 기체 법칙은 복잡한 상황을 단순화하므로 어떤 일이 일어날 지 예측하기 쉽습니다.
이상 기체 법칙은 온도 (티), 가스의 몰수 (엔), 가스의 부피 (V), 가스의 압력 (피) 서로에게 보편적 인 기체 상수 (아르 자형 = 8.3145 J / mol K). 법은 다음과 같이 명시합니다.
PV = nRT
팁
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이 법칙을 사용하기 위해 온도를 켈빈으로 표시합니다. 왜냐하면 0 도는 273K이기 때문에 쉽습니다. 그리고 추가로도를 더하면 켈빈의 온도가 1 씩 증가합니다. 켈빈은 -273 도가 0K의 시작점이라는 점을 제외하면 섭씨와 같습니다.
또한 가스의 양을 몰로 표현해야합니다. 이들은 일반적으로 화학에서 사용되며 1 몰은 가스 분자의 상대 원자 질량이지만 그램 단위입니다.
이상 기체 압축
무언가를 압축하면 부피가 줄어들 기 때문에 가스를 압축하면 부피가 줄어 듭니다. 이상 기체 법칙을 재정렬하면 이것이 기체의 다른 특성에 어떤 영향을 미치는지 보여줍니다.
V = nRT / 피
이 방정식은 항상 사실입니다. 고정 된 수의 가스 몰을 압축하고 등온 과정 ( 동일한 온도), 압력은 왼쪽의 더 작은 부피를 설명하기 위해 증가해야합니다. 방정식. 마찬가지로 가스를 식힐 때 (감소 티) 고정 된 압력에서 부피가 감소하고 압축됩니다.
온도 나 압력을 제한하지 않고 가스를 압축하면 온도 대 압력의 비율이 감소해야합니다. 이와 같은 문제를 해결하라는 요청을받은 경우 프로세스를보다 쉽게 수행 할 수 있도록 더 많은 정보가 제공 될 것입니다.
이상 기체의 압력 변경
이상 기체 법칙은 부피에 대한 법칙과 같은 방식으로 이상 기체의 압력을 변경할 때 어떤 일이 발생하는지 보여줍니다. 그러나 다른 접근 방식을 사용하면 이상 기체 법칙을 사용하여 미지의 양을 찾는 방법을 알 수 있습니다. 법을 재배치하면
PV/ 티 = nR
여기, 아르 자형 상수이고 가스의 양이 동일하게 유지되면 엔. 아래 첨자를 사용하여 시작 압력, 부피 및 온도에 레이블을 지정합니다. 나는 그리고 마지막 것 에프. 프로세스가 완료되면 새로운 압력, 부피 및 온도는 여전히 위와 관련이 있습니다. 따라서 다음과 같이 작성할 수 있습니다.
피나는 V나는/ 티나는 = nR = 피에프 V에프 / 티에프
이것은 다음을 의미합니다.
피나는 V나는/ 티나는 = 피에프 V에프 / 티에프
이 관계는 많은 상황에서 유용합니다. 압력을 변경하지만 볼륨이 고정 된 경우 V나는 과 V에프 동일하므로 취소되고 다음과 같이 남습니다.
피나는/ 티나는 = 피에프 / 티에프
즉,
피에프 / 피나는 = 티에프 / 티나는
따라서 최종 압력이 초기 압력의 두 배이면 최종 온도도 초기 온도의 두 배가되어야합니다. 압력을 높이면 가스 온도가 높아집니다.
온도를 동일하게 유지하지만 압력을 높이면 온도가 대신 취소되고 다음과 같은 상태가됩니다.
피나는 V나는= 피에프 V에프
재정렬 할 수있는 항목 :
피나는 / 피에프 = V에프 / V나는
이것은 압력 변화가 부피에 대한 제약없이 등온 공정에서 일정량의 가스에 어떻게 영향을 미치는지 보여줍니다. 압력을 높이면 부피가 감소하고 압력을 낮추면 부피가 증가합니다.