Hva skjer med volumet av en gass under komprimering?

Komprimering av en gass setter i gang endringer i dens egenskaper. Fordi du komprimerer det, reduseres volumet på gassen, men mye mer skjer enn dette alene. Kompresjon endrer også temperaturen og trykket på gassen, avhengig av situasjonen. Du kan forstå endringene som skjer med en viktig fysikklov som kalles den ideelle gassloven. Denne loven forenkler den virkelige prosessen noe, men den er nyttig i en rekke situasjoner.

TL; DR (for lang; Leste ikke)

Under komprimering vil volumet (V) av en gass avtar. Når dette skjer, blir trykket (P) av gassen øker hvis antall mol (n) av gass forblir konstant. Hvis du holder trykket konstant, reduserer du temperaturen (T) får også gassen til å komprimere.

Den ideelle gassloven er den viktigste informasjonen som trengs for å svare på spørsmål knyttet til utvidelse eller kompresjon av en gass. Det sier: PV = nRT. Kvantiteten R er den universelle gasskonstanten og har verdien R = 8,3145 J / mol K.

Den ideelle gassloven forklarer hva som skjer med en forenklet modell av en gass i en rekke situasjoner. Fysikere kaller et gass "ideelt" når molekylene det består av ikke samhandler utover å sprette av hverandre som små baller. Dette fanger ikke det presise bildet, men for de fleste situasjoner du møter, gir loven gode spådommer uansett. Den ideelle gassloven forenkler en ellers komplisert situasjon, så det er lett å forutsi hva som vil skje.

Den ideelle gassloven forholder seg til temperaturen (T), antall mol gass (n), volumet av gassen (V), og gassens trykk (P) til hverandre ved å bruke en konstant som kalles den universelle gasskonstanten (R = 8,3145 J / mol K). Loven sier:

PV = nRT

• For å bruke denne loven oppgir du temperaturene i Kelvin, noe som er enkelt fordi 0 grader C er 273 K, og å legge til en ekstra grad øker bare temperaturen i Kelvin med en. Kelvin er som Celsius bortsett fra -273 grader C er utgangspunktet for 0 K.

  Du må også uttrykke mengden gass i mol. Disse brukes ofte i kjemi, og en mol er den relative atommassen til gassmolekylet, men i gram.

Komprimering av noe reduserer volumet, så når du komprimerer en gass, reduseres volumet. Omorganisering av den ideelle gassloven viser hvordan dette påvirker andre egenskaper ved gassen:

V = nRT / P

Denne ligningen er alltid sant. Hvis du komprimerer et fast antall mol gass, og du gjør dette i en isoterm prosess (en som holder seg samme temperatur), må trykket øke for å utgjøre mindre volum til venstre for ligning. Tilsvarende når du kjøler ned en gass (reduser T) ved et fast trykk, reduseres volumet - det komprimerer.

Hvis du komprimerer en gass uten å begrense temperaturen eller trykket, må forholdet mellom temperatur og trykk reduseres. Hvis du noen gang blir bedt om å finne ut noe slikt, vil du sannsynligvis få mer informasjon for å gjøre prosessen enklere.

Den ideelle gassloven avslører hva som skjer når du endrer trykket til en ideell gass på samme måte som loven gjorde for volumet. Imidlertid viser bruk av en annen tilnærming hvordan den ideelle gassloven kan brukes til å finne ukjente mengder. Omorganisering av loven gir:

PV/ T = nR

Her, R er konstant, og hvis mengden gass forblir den samme, er det også n. Ved å bruke abonnementer merker du starttrykk, volum og temperatur Jeg og de siste f. Når prosessen er ferdig, er det nye trykket, volumet og temperaturen fortsatt relatert som ovenfor. Så du kan skrive:

P_Jeg V_Jeg/ T_Jeg = nR = P_f V_f / T_f

Dette betyr:

P_Jeg V_Jeg/ T_Jeg = P_f V_f / T_f

Dette forholdet er nyttig i mange situasjoner. Hvis du endrer trykket, men med et fast volum, da V_Jeg og V_f er de samme, så de avbryter, og du sitter igjen med:

P_Jeg/ T_Jeg = P_f / T_f

Som betyr:

P_f / P_Jeg = T_f / T_Jeg

Så hvis sluttrykket er dobbelt så stort som begynnelsestrykket, må sluttemperaturen være dobbelt så stor som starttemperaturen også. Å øke trykket øker temperaturen på gassen.

Hvis du holder temperaturen den samme, men øker trykket, avbrytes temperaturene i stedet, og du sitter igjen med:

P_Jeg V_Jeg= P_f V_f

Som du kan omorganisere:

P_Jeg / P_f = V_f / V_Jeg

Dette viser hvordan trykkendring påvirker en viss mengde gass i en isoterm prosess uten volumbegrensninger. Hvis du øker trykket, reduseres volumet, og hvis du senker trykket, øker volumet.