Kas notiek ar gāzes tilpumu saspiešanas laikā?

Gāzes saspiešana izraisa izmaiņas tās raksturlielumos. Tā kā jūs to saspiežat, gāzes aizņemtās telpas tilpums samazinās, bet notiek daudz vairāk nekā tas vien. Kompresija atkarībā no situācijas specifikas maina arī gāzes temperatūru un spiedienu. Jūs varat saprast izmaiņas, kas notiek, izmantojot svarīgu fizikas likumu, ko sauc par ideālo gāzes likumu. Šis likums nedaudz vienkāršo reālās dzīves procesu, taču tas ir noderīgs ļoti dažādās situācijās.

TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)

Saspiešanas laikā tilpums (V) samazinās. Kad tas notiek, spiediens (P) gāzes palielinās, ja molu skaits (n) gāzes paliek nemainīga. Ja jūs uzturat spiedienu nemainīgu, samazinot temperatūru (T) arī izraisa gāzes saspiešanu.

Ideāls gāzes likums ir galvenā informācija, kas nepieciešama, lai atbildētu uz jautājumiem, kas saistīti ar gāzes izplešanos vai saspiešanu. Tajā teikts: PV = nRT. Daudzums R ir universālā gāzes konstante un tai ir vērtība R = 8,3145 J / mol K.

Ideāls gāzes likums izskaidro, kas notiek ar vienkāršotu gāzes modeli dažādās situācijās. Fiziķi gāzi sauc par "ideālu", ja molekulas, no kurām tā sastāv, nedarbojas, tikai atlecot viens no otra kā mazas bumbiņas. Tas neuztver precīzu ainu, taču lielākajā daļā gadījumu, ar kuriem sastopaties, likums paredz labas prognozes neatkarīgi no tā. Ideāls gāzes likums vienkāršo citādi sarežģītu situāciju, tāpēc ir viegli prognozēt, kas notiks.

Ideāls gāzes likums attiecas uz temperatūru (T), gāzes molu skaits (n), gāzes tilpums (V) un gāzes spiedienu (P), izmantojot konstanti, ko sauc par universālo gāzes konstanti (R = 8,3145 J / mol K). Likums nosaka:

PV = nRT

• Lai izmantotu šo likumu, jūs norādāt temperatūru Kelvinā, kas ir viegli, jo 0 grādi C ir 273 K, un, pievienojot papildu grādu, temperatūra tikai paaugstinās Kelvinā. Kelvins ir kā pēc Celsija, izņemot, ja 0 K sākuma punkts ir -273 grādi C.

  Jums arī jāizsaka gāzes daudzums molu. Tos parasti izmanto ķīmijā, un viens mols ir gāzes molekulas relatīvā atoma masa, bet gramos.

Kaut ko saspiežot, samazinās tā tilpums, tāpēc, saspiežot gāzi, tā apjoms samazinās. Ideālo gāzes likumu pārkārtošana parāda, kā tas ietekmē citas gāzes īpašības:

V = nRT / P

Šis vienādojums vienmēr ir patiess. Ja jūs saspiežat noteiktu skaitu molu gāzes, un jūs to darāt izotermiskā procesā (tajā, kas paliek pie temperatūrā), spiedienam ir jāpalielinās, lai ņemtu vērā mazāku tilpumu kreisajā pusē vienādojums. Līdzīgi, kad atdzesējat gāzi (samaziniet T) pie fiksēta spiediena tā tilpums samazinās - tas saspiež.

Ja saspiežat gāzi, neierobežojot temperatūru vai spiedienu, temperatūras un spiediena attiecībai ir jāsamazinās. Ja jums kādreiz tiek lūgts izstrādāt kaut ko līdzīgu, jums, iespējams, tiks sniegta vairāk informācijas, lai atvieglotu procesu.

Ideāls gāzes likums atklāj to, kas notiek, ja maināt ideālas gāzes spiedienu tāpat, kā likums izdarīja attiecībā uz tilpumu. Tomēr atšķirīgas pieejas izmantošana parāda, kā ideālo gāzes likumu var izmantot, lai atrastu nezināmus daudzumus. Likumu pārkārtošana dod:

PV/ T = nR

Šeit, R ir nemainīgs, un, ja gāzes daudzums paliek nemainīgs, tas ir arī n. Izmantojot abonementus, jūs iezīmējat sākuma spiedienu, tilpumu un temperatūru i un pēdējie f. Kad process ir pabeigts, jaunais spiediens, tilpums un temperatūra joprojām ir saistīti kā iepriekš. Tātad jūs varat rakstīt:

P_i V_i/ T_i = nR = P_f V_f / T_f

Tas nozīmē:

P_i V_i/ T_i = P_f V_f / T_f

Šīs attiecības ir noderīgas daudzās situācijās. Ja maināt spiedienu, bet ar fiksētu tilpumu, tad V_i un V_f ir vienādas, tāpēc tās atceļ, un jums paliek:

P_i/ T_i = P_f / T_f

Kas nozīmē:

P_f / P_i = T_f / T_i

Tātad, ja galīgais spiediens ir divreiz lielāks par sākotnējo spiedienu, galīgajai temperatūrai jābūt divreiz lielākai par sākotnējo temperatūru. Palielinot spiedienu, paaugstinās gāzes temperatūra.

Ja saglabājat tādu pašu temperatūru, bet paaugstināt spiedienu, tā vietā temperatūra tiek atcelta, un jums paliek:

P_i V_i= P_f V_f

Ko jūs varat pārkārtot:

P_i / P_f = V_f / V_i

Tas parāda, kā spiediena maiņa ietekmē noteiktu gāzes daudzumu izotermiskā procesā bez tilpuma ierobežojumiem. Palielinot spiedienu, tilpums samazinās, un, samazinot spiedienu, tilpums palielinās.