Что происходит с объемом газа при сжатии?

Сжатие газа приводит к изменению его характеристик. Из-за того, что вы его сжимаете, объем пространства, занимаемого газом, уменьшается, но происходит гораздо больше, чем это одно. Сжатие также изменяет температуру и давление газа в зависимости от специфики ситуации. Вы можете понять происходящие изменения, используя важный закон физики, называемый законом идеального газа. Этот закон несколько упрощает реальный процесс, но он полезен во многих ситуациях.

TL; DR (слишком длинный; Не читал)

Во время сжатия объем (V) газа уменьшается. Когда это происходит, давление (п) газа увеличивается, если число молей (п) газа остается постоянным. Если поддерживать постоянное давление, уменьшая температуру (Т) также вызывает сжатие газа.

Закон идеального газа - это ключевая информация, необходимая для ответа на вопросы, связанные с расширением или сжатием газа. Говорится: PV = nRT. Количество р - универсальная газовая постоянная, имеющая значение р = 8,3145 Дж / моль К.

Закон идеального газа объясняет, что происходит с упрощенной моделью газа в ряде ситуаций. Физики называют газ «идеальным», когда молекулы, из которых он состоит, не взаимодействуют, кроме как отскакивают друг от друга, как маленькие шарики. Это не дает точной картины, но для большинства ситуаций, с которыми вы сталкиваетесь, закон все равно дает хорошие прогнозы. Закон идеального газа упрощает иначе сложную ситуацию, поэтому легко делать прогнозы относительно того, что произойдет.

Закон идеального газа связывает температуру (Т), количество молей газа (п), объем газа (V), а давление газа (п) друг к другу, используя постоянную, называемую универсальной газовой постоянной (р = 8,3145 Дж / моль К). Закон гласит:

PV = nRT

• Чтобы использовать этот закон, вы указываете температуру в Кельвинах, что легко, потому что 0 градусов Цельсия - это 273 К, а добавление дополнительного градуса просто увеличивает температуру в Кельвинах на единицу. Кельвин подобен Цельсию, за исключением того, что -273 градуса Цельсия является отправной точкой 0 К.

  Вы также должны выразить количество газа в молях. Они обычно используются в химии, а один моль - это относительная атомная масса молекулы газа, но в граммах.

Сжатие чего-либо уменьшает его объем, поэтому, когда вы сжимаете газ, его объем уменьшается. Изменение закона идеального газа показывает, как это влияет на другие характеристики газа:

V = nRT / п

Это уравнение всегда верно. Если вы сжимаете фиксированное количество молей газа, и делаете это в изотермическом процессе (тот, который остается на уровне при той же температуре), давление должно возрасти, чтобы учесть меньший объем слева от уравнение. Точно так же, когда вы охлаждаете газ (уменьшите Т) при фиксированном давлении его объем уменьшается - он сжимается.

Если вы сжимаете газ без ограничения температуры или давления, отношение температуры к давлению должно уменьшиться. Если вас когда-либо попросят разработать что-то подобное, вам, вероятно, дадут больше информации, чтобы упростить процесс.

Закон идеального газа показывает, что происходит, когда вы изменяете давление идеального газа так же, как закон для объема. Однако использование другого подхода показывает, как можно использовать закон идеального газа для нахождения неизвестных величин. Перестановка закона дает:

PV/ Т = nR

Здесь, р является константой, и если количество газа остается неизменным, то п. С помощью нижних индексов вы обозначаете начальное давление, объем и температуру. я и последние ж. По окончании процесса новые давление, объем и температура по-прежнему связаны, как указано выше. Итак, вы можете написать:

п_я V_я/ Т_я = nR = п_ж V_ж / Т_ж

Это означает:

п_я V_я/ Т_я = п_ж V_ж / Т_ж

Эта связь полезна во многих ситуациях. Если вы меняете давление, но с фиксированным объемом, тогда V_я а также V_ж одинаковы, поэтому они отменяются, и у вас остается:

п_я/ Т_я = п_ж / Т_ж

Что значит:

п_ж / п_я = Т_ж / Т_я

Таким образом, если конечное давление вдвое больше начального, конечная температура также должна быть в два раза выше начальной температуры. Повышение давления увеличивает температуру газа.

Если вы сохраните температуру на прежнем уровне, но увеличите давление, вместо этого температуры отменятся, и у вас останется:

п_я V_я= п_ж V_ж

Что вы можете переставить:

п_я / п_ж = V_ж / V_я

Это показывает, как изменение давления влияет на определенное количество газа в изотермическом процессе без ограничений по объему. Если вы увеличиваете давление, объем уменьшается, а если вы уменьшаете давление, объем увеличивается.