•••Tatomm / iStock / GettyImages
В повседневной жизни вы, вероятно, считаете само собой разумеющимся тот факт, что вы окружены газами, обычно в виде воздуха, но иногда и в других формах. Будь то букет наполненных гелием воздушных шаров, которые вы покупаете для любимого человека, или воздух, который вы вводите в шины своего автомобиля, газы должны вести себя предсказуемым образом, чтобы вы могли их использовать.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Обычно газы ведут себя в соответствии с законом об идеальном газе. Атомы или молекулы, составляющие газ, сталкиваются друг с другом, но они не притягиваются друг к другу, как при создании новых химических соединений. Кинетическая энергия - это тип энергии, связанный с движением этих атомов или молекул; это делает энергию, связанную с газом, реактивной при изменении температуры. Для данного количества газа падение температуры вызовет падение давления, если все другие переменные остаются постоянными.
Химические и физические свойства каждого газа отличаются от свойств других газов. Несколько ученых между 17 и 19 веками сделали наблюдения, которые объяснили общее поведение многих газов в контролируемых условиях; их открытия легли в основу того, что сейчас известно как Закон об идеальном газе.
Формула закона идеального газа выглядит следующим образом:
PV = nRT = NkT
где,
- P = абсолютное давление
- V = объем
- n = количество молей
- R = универсальная газовая постоянная = 8,3145 Дж / моль, умноженная на единицы температуры Кельвина, часто выражается как «8,3145 Дж / моль К».
- T = абсолютная температура
- N = количество молекул
- k = постоянная Больцмана = 1,38066 x 10-23 Джоули на Кельвин единицы температуры
- NА = Число Авогадро = 6,0221 x 1023 молекул на моль
Используя формулу закона идеального газа и немного алгебры, вы можете рассчитать, как изменение температуры повлияет на давление фиксированной пробы газа. Используя транзитивное свойство, вы можете выразить выражение:
PV = nRT \ подразумевает \ frac {PV} {nR} = T
Поскольку количество молей или количество молекул газа остается постоянным, а количество молей умножается на константа, любые изменения температуры будут влиять на давление, объем или и то, и другое одновременно для данного образца газ.
Точно так же вы можете выразить формулу таким образом, чтобы вычислить давление. Эта эквивалентная формула:
P = \ frac {nRT} {V}
показывает, что изменение давления, при прочих равных условиях, пропорционально изменяет температуру газа.