Hvordan påvirker en reduksjon i temperaturen trykket fra en gass som inneholder?

I motsetning til molekyler i en væske eller et fast stoff, kan de i en gass bevege seg fritt i rommet der du begrenser dem. De flyr rundt, kolliderer av og til med hverandre og med containerveggene. Det kollektive trykket de utøver på containerveggene avhenger av hvor mye energi de har. De henter energi fra varmen i omgivelsene, så hvis temperaturen går opp, øker også trykket. Faktisk er de to mengdene knyttet til den ideelle gassloven.

TL; DR (for lang; Leste ikke)

I en stiv beholder varierer trykket som utøves av en gass direkte med temperaturen. Hvis beholderen ikke er stiv, varierer både volum og trykk med temperaturen i henhold til den ideelle gassloven.

Avledet over en periode på år gjennom eksperimentelt arbeid til en rekke individer, følger den ideelle gassloven fra Boyles lov og Charles og Gay-Lussac-loven. Førstnevnte sier at, ved en gitt temperatur (T), er trykket (P) til en gass multiplisert med volumet (V) den opptar, en konstant. Sistnevnte forteller oss at når massen til gassen (n) holdes konstant, er volumet direkte proporsjonalt med temperaturen. I sin endelige form sier den ideelle gassloven:

hvor R er en konstant som kalles den ideelle gasskonstanten.

Hvis du holder gassens masse og volumet på beholderen konstant, forteller dette forholdet deg at trykket varierer direkte med temperaturen. Hvis du skulle tegne forskjellige verdier for temperatur og trykk, ville grafen være en rett linje med en positiv helling.

En ideell gass er en der partiklene antas å være perfekt elastiske og ikke tiltrekker eller frastøter hverandre. Videre antas gasspartiklene ikke å ha noe volum. Selv om ingen ekte gass oppfyller disse betingelsene, kommer mange nær nok til å gjøre det mulig å bruke dette forholdet. Du må imidlertid vurdere faktiske faktorer når gassets trykk eller masse blir veldig høyt, eller volumet og temperaturen blir veldig lav. For de fleste applikasjoner ved romtemperatur gir den ideelle gassloven en god tilnærming til oppførselen til de fleste gasser.

Så lenge volumet og massen av gassen er konstant, blir forholdet mellom trykk og temperatur:

hvor K er en konstant avledet fra volumet, antall mol gass og den ideelle gasskonstanten. Hvis du legger en gass som oppfyller de ideelle gassforholdene i en container med stive vegger slik at volumet ikke kan endres, forsegle beholderen og måle trykket på beholderveggene, du vil se den avta når du senker temperatur. Siden dette forholdet er lineært, trenger du bare to målinger av temperatur og trykk for å tegne en linje hvorfra du kan ekstrapolere trykket til gassen ved en gitt temperatur.

Dette lineære forholdet brytes ned ved svært lave temperaturer når gassens ufullkomne elastisitet molekyler blir viktig nok til å påvirke resultatene, men trykket vil fortsatt avta når du senker temperatur. Forholdet vil også være ikke-lineært hvis gassmolekylene er store nok til å utelukke klassifisering av gassen som ideell.