•••„Tatomm“ / „iStock“ / „GettyImages“
Kasdieniniame gyvenime tikriausiai suprantate tai, kad jus supa dujos, paprastai oro pavidalu, bet kartais ir kitomis formomis. Nesvarbu, ar tai būtų helio pripildytų balionų puokštė, kurią įsigyjate mylimam žmogui, ar oras, kurį įdėsite į automobilio padangas, dujos turi elgtis nuspėjamai, kad jomis pasinaudotumėte.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Paprastai dujos elgiasi taip, kaip aprašyta Idealių dujų įstatyme. Dujas sudarantys atomai ar molekulės susiduria vienas su kitu, tačiau jų netraukia vienas kitas, kaip kuriant naujus cheminius junginius. Kinetinė energija yra energijos tipas, susijęs su šių atomų ar molekulių judėjimu; dėl to energija, susijusi su dujomis, reaguoja į temperatūros pokyčius. Esant tam tikram dujų kiekiui, sumažėjus temperatūrai, sumažės slėgis, jei visi kiti kintamieji išliks pastovūs.
Kiekvienų dujų cheminės ir fizinės savybės skiriasi nuo kitų dujų. Keli XVII – XIX a. Mokslininkai padarė stebėjimus, paaiškinančius bendrą daugelio dujų elgesį kontroliuojamomis sąlygomis; jų išvados tapo vadinamojo Idealių dujų įstatymu pagrindu.
Idealių dujų įstatymo formulė yra tokia:
PV = nRT = NkT
kur,
- P = absoliutus slėgis
- V = tūris
- n = apgamų skaičius
- R = universali dujų konstanta = 8,3145 džauliai moliui, padauginti iš Kelvino temperatūros vienetų, dažnai išreiškiami kaip "8,3145 J / mol K"
- T = absoliuti temperatūra
- N = molekulių skaičius
- k = Boltzmanno konstanta = 1,38066 x 10-23 Džauliais už Kelvino temperatūros vienetus
- NA = Avogadro skaičius = 6.0221 x 1023 molekulių viename molyje
Naudodami Idealių dujų įstatymo formulę ir šiek tiek algebros, galite apskaičiuoti, kaip temperatūros pokytis paveiktų fiksuoto dujų mėginio slėgį. Naudodami tranzityvąją ypatybę, galite išreikšti išraišką:
PV = nRT \ reiškia \ frac {PV} {nR} = T
Kadangi molių skaičius arba dujų molekulių kiekis laikomas pastoviu, o molių skaičius padauginamas iš konstanta, bet kokie temperatūros pokyčiai paveiktų slėgį, tūrį arba abu vienu metu tam tikram bandiniui dujos.
Panašiai formulę taip pat galite išreikšti taip, kad apskaičiuotumėte slėgį. Ši lygiavertė formulė:
P = \ frac {nRT} {V}
rodo, kad slėgio pokytis, jei visa kita lieka pastovi, proporcingai pakeis dujų temperatūrą.
