•••Tatomm / iStock / GettyImages
Ikdienā jūs, iespējams, uzskatāt par pašsaprotamu faktu, ka jūs ieskauj gāzes, parasti gaisa formā, bet dažreiz arī citā veidā. Neatkarīgi no tā, vai tas ir hēlija pildītu balonu pušķis, ko iegādājaties mīļotajam, vai gaisa, ko ievietojat automašīnas riepās, gāzēm ir jārīkojas paredzami, lai jūs tās varētu izmantot.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Gāzes parasti rīkojas tā, kā aprakstīts Ideālās gāzes likumā. Gāzi veidojošie atomi vai molekulas saduras viens pret otru, bet tie viens otru nepiesaista, kā radot jaunus ķīmiskos savienojumus. Kinētiskā enerģija ir enerģijas veids, kas saistīts ar šo atomu vai molekulu kustību; tas ar gāzi saistīto enerģiju reaģē uz temperatūras izmaiņām. Noteiktam gāzes daudzumam temperatūras kritums izraisīs spiediena kritumu, ja visi pārējie mainīgie paliek nemainīgi.
Katras gāzes ķīmiskās un fizikālās īpašības atšķiras no citām gāzēm. Vairāki zinātnieki laikā no 17. līdz 19. gadsimtam veica novērojumus, kas izskaidroja daudzu gāzu vispārējo izturēšanos kontrolētos apstākļos; viņu atklājumi kļuva par pamatu tam, ko tagad sauc par Ideālās gāzes likumu.
Ideālā gāzes likuma formula ir šāda:
PV = nRT = NkT
kur,
- P = absolūtais spiediens
- V = tilpums
- n = molu skaits
- R = universālā gāzes konstante = 8,3145 džouli uz vienu molu, reizināta ar Kelvina temperatūras vienībām, ko bieži izsaka kā "8,3145 J / mol K"
- T = absolūtā temperatūra
- N = molekulu skaits
- k = Boltzmana konstante = 1,38066 x 10-23 Džouli uz Kelvina temperatūras vienībām
- NA = Avogadro skaitlis = 6.0221 x 1023 molekulas uz vienu molu
Izmantojot ideālā gāzes likuma formulu un nedaudz algebras, jūs varat aprēķināt, kā temperatūras izmaiņas ietekmētu fiksēta gāzes parauga spiedienu. Izmantojot transitīvo īpašību, varat izteikt izteicienu:
PV = nRT \ nozīmē \ frac {PV} {nR} = T
Tā kā molu skaits vai gāzes molekulu daudzums tiek turēts nemainīgs, un molu skaits tiek reizināts ar nemainīgs, jebkuras temperatūras izmaiņas ietekmētu spiedienu, tilpumu vai abus vienlaicīgi attiecīgajam paraugam gāze.
Līdzīgi jūs varat izteikt formulu arī tādā veidā, kas aprēķina spiedienu. Šī ekvivalenta formula:
P = \ frac {nRT} {V}
rāda, ka spiediena izmaiņas, paliekot nemainīgām, proporcionāli mainīs gāzes temperatūru.