A compressão de um gás inicia mudanças em suas características. Como você o está comprimindo, o volume de espaço que o gás ocupa diminui, mas acontece muito mais do que isso sozinho. A compressão também altera a temperatura e a pressão do gás, dependendo das especificidades da situação. Você pode entender as mudanças que ocorrem usando uma lei importante da física chamada lei dos gases ideais. Essa lei simplifica um pouco o processo da vida real, mas é útil em uma ampla variedade de situações.
TL; DR (muito longo; Não li)
Durante a compressão, o volume (V) de um gás diminui. Quando isso acontece, a pressão (P) do gás aumenta se o número de moles (n) de gás permanece constante. Se você mantiver a pressão constante, reduzindo a temperatura (T) também faz com que o gás se comprima.
A lei do gás ideal é a informação-chave necessária para responder a perguntas relacionadas à expansão ou compressão de um gás. Afirma: PV = nRT. A quantidade R é a constante universal de gás e tem o valor R = 8,3145 J / mol K.
Explicação da lei do gás ideal
A lei do gás ideal explica o que acontece com um modelo simplificado de um gás em uma variedade de situações. Os físicos chamam um gás de "ideal" quando as moléculas que o compõem não interagem além de ricochetear umas nas outras como pequenas bolas. Isso não captura a imagem precisa, mas para a maioria das situações que você encontra, a lei faz boas previsões independentemente. A lei do gás ideal simplifica uma situação complicada de outra forma, por isso é fácil fazer previsões sobre o que vai acontecer.
A lei dos gases ideais relaciona a temperatura (T), o número de mols do gás (n), o volume do gás (V), e a pressão do gás (P) entre si, usando uma constante chamada constante universal de gás (R = 8,3145 J / mol K). A lei declara:
PV = nRT
Pontas
-
Para usar essa lei, você declara as temperaturas em Kelvin, o que é fácil porque 0 graus C é 273 K, e adicionar um grau extra apenas aumenta a temperatura em Kelvin em um. Kelvin é como Celsius, exceto -273 graus C é o ponto inicial de 0 K.
Você também precisa expressar a quantidade de gás em moles. Eles são comumente usados em química, e um mol é a massa atômica relativa da molécula do gás, mas em gramas.
Comprimindo um gás ideal
Comprimir algo reduz seu volume, portanto, quando você comprime um gás, seu volume diminui. Reorganizar a lei dos gases ideais mostra como isso afeta outras características do gás:
V = nRT / P
Esta equação é sempre verdadeira. Se você comprimir um número fixo de moles de gás, e fizer isso em um processo isotérmico (que permanece em a mesma temperatura), a pressão deve aumentar para compensar o menor volume à esquerda do equação. Da mesma forma, quando você resfria um gás (reduza T) a uma pressão fixa, seu volume diminui - ele se comprime.
Se você comprimir um gás sem restringir a temperatura ou a pressão, a razão entre a temperatura e a pressão deve diminuir. Se você for solicitado a trabalhar em algo assim, provavelmente receberá mais informações para tornar o processo mais fácil.
Mudando a pressão de um gás ideal
A lei do gás ideal revela o que acontece quando você altera a pressão de um gás ideal da mesma forma que a lei para o volume. No entanto, o uso de uma abordagem diferente mostra como a lei dos gases ideais pode ser usada para encontrar quantidades desconhecidas. Reorganizar a lei dá:
PV/ T = nR
Aqui, R é uma constante e se a quantidade de gás permanece a mesma, então é n. Usando subscritos, você identifica a pressão inicial, o volume e a temperatura eu e os finais f. Quando o processo termina, a nova pressão, volume e temperatura ainda estão relacionados como acima. Então você pode escrever:
Peu Veu/ Teu = nR = Pf Vf / Tf
Isso significa:
Peu Veu/ Teu = Pf Vf / Tf
Esse relacionamento é útil em muitas situações. Se você estiver mudando a pressão, mas com um volume fixo, então Veu e Vf são iguais, então eles cancelam e você fica com:
Peu/ Teu = Pf / Tf
Que significa:
Pf / Peu = Tf / Teu
Portanto, se a pressão final for duas vezes maior que a pressão inicial, a temperatura final também deverá ser duas vezes maior que a inicial. O aumento da pressão aumenta a temperatura do gás.
Se você mantiver a temperatura igual, mas aumentar a pressão, as temperaturas se cancelam e você fica com:
Peu Veu= Pf Vf
Que você pode reorganizar:
Peu / Pf = Vf / Veu
Isso mostra como a alteração da pressão afeta uma certa quantidade de gás em um processo isotérmico sem restrições de volume. Se você aumentar a pressão, o volume diminui e, se você diminuir a pressão, o volume aumenta.