•••Tatomm/iStock/GettyImages
In uw dagelijks leven neemt u waarschijnlijk als vanzelfsprekend aan dat u omringd bent door gassen, meestal in de vorm van lucht, maar soms ook in andere vormen. Of het nu gaat om het boeket met helium gevulde ballonnen dat u koopt voor een geliefde of de lucht die u in de banden van uw auto stopt, gassen moeten zich op een voorspelbare manier gedragen om er gebruik van te kunnen maken.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Gassen gedragen zich over het algemeen op een manier die wordt beschreven door de Ideale Gaswet. De atomen of moleculen waaruit het gas bestaat, botsen tegen elkaar, maar ze worden niet tot elkaar aangetrokken zoals bij het ontstaan van nieuwe chemische verbindingen. Kinetische energie is het type energie dat verband houdt met de beweging van deze atomen of moleculen; dit maakt de energie geassocieerd met het gas reactief op veranderingen in temperatuur. Voor een bepaalde hoeveelheid gas zal een temperatuurdaling een drukdaling veroorzaken als alle andere variabelen constant blijven.
De chemische en fysische eigenschappen van elk gas verschillen van die van andere gassen. Verschillende wetenschappers tussen de 17e en 19e eeuw hebben waarnemingen gedaan die het algemene gedrag van veel gassen onder gecontroleerde omstandigheden verklaarden; hun bevindingen werden de basis van wat nu bekend staat als de Ideale Gaswet.
De formule van de ideale gaswet is als volgt:
PV=nRT=NkT
waar,
- P = absolute druk
- V = volume
- n = aantal mol
- R = universele gasconstante = 8,3145 Joule per mol vermenigvuldigd met Kelvin-temperatuureenheden, vaak uitgedrukt als "8,3145 J/mol K"
- T = absolute temperatuur
- N = aantal moleculen
- k = Boltzmann-constante = 1,38066 x 10-23 Joules per Kelvin-eenheid van temperatuur
- neeEEN = Avogadro's getal = 6.0221 x 1023 moleculen per mol
Met behulp van de formule voor de ideale gaswet – en een klein beetje algebra – kun je berekenen hoe een verandering in temperatuur de druk van een vast gasmonster zou beïnvloeden. Met behulp van de transitieve eigenschap kunt u de uitdrukking uitdrukken:
PV=nRT \implies\frac{PV}{nR}=T
Aangezien het aantal mol, of hoeveelheid gasmoleculen, constant wordt gehouden, en het aantal mol wordt vermenigvuldigd met een constante, zouden eventuele veranderingen in temperatuur de druk, het volume of beide gelijktijdig beïnvloeden voor een bepaald monster van gas.
Op dezelfde manier kunt u de formule ook zo uitdrukken dat de druk wordt berekend. Deze equivalente formule:
P=\frac{nRT}{V}
laat zien dat een verandering in druk, terwijl alle andere dingen constant blijven, de temperatuur van het gas proportioneel zal veranderen.