Stlačením plynu sa iniciujú zmeny jeho charakteristík. Pretože ho komprimujete, objem priestoru, ktorý plyn zaberá, sa zmenšuje, ale stane sa oveľa viac než toto samotné. Stlačením sa tiež mení teplota a tlak plynu v závislosti od špecifík situácie. Zmeny, ktoré nastanú, môžete pochopiť pomocou dôležitého zákona vo fyzike, ktorý sa nazýva zákon ideálneho plynu. Tento zákon do istej miery zjednodušuje proces v reálnom živote, ale je užitočný v rôznych situáciách.
TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)
Počas kompresie sa hlasitosť (V.) plynu klesá. Ak k tomu dôjde, tlak (P) plynu stúpa, ak počet mólov (n) plynu zostáva konštantný. Ak udržujete konštantný tlak, znižujte teplotu (T) tiež spôsobuje stlačenie plynu.
Zákon o ideálnom plyne je kľúčovou informáciou potrebnou na zodpovedanie otázok týkajúcich sa expanzie alebo stlačenia plynu. Uvádza sa v ňom: PV = nRT. Množstvo R je univerzálna plynová konštanta a má hodnotu R = 8,3 145 J / mol K.
Vysvetlený zákon o ideálnom plyne
Zákon o ideálnom plyne vysvetľuje, čo sa stane so zjednodušeným modelom plynu v rôznych situáciách. Fyzici nazývajú plyn „ideálnym“, keď molekuly, z ktorých je zložený, neinteragujú a odrážajú sa od seba ako malé guľôčky. Nezachytáva to presný obraz, ale pre väčšinu situácií, s ktorými sa stretnete, sú právne predpisy dobré bez ohľadu na to. Zákon o ideálnom plyne zjednodušuje inak komplikovanú situáciu, takže je ľahké predpovedať, čo sa stane.
Zákon ideálneho plynu súvisí s teplotou (T), počet mólov plynu (n), objem plynu (V.) a tlak plynu (P) navzájom pomocou konštanty nazývanej univerzálna plynová konštanta (R = 8,3 145 J / mol K). Zákon hovorí:
PV = nRT
Tipy
-
Ak chcete použiť tento zákon, uvediete teploty v Kelvinoch, čo je ľahké, pretože 0 stupňov C je 273 K a pridaním ďalšieho stupňa sa teplota v Kelvinoch iba zvýši o jednu. Kelvin je ako Celzia, ibaže -273 stupňov C je východiskovým bodom 0 K.
Musíte tiež vyjadriť množstvo plynu v moloch. Tieto sa bežne používajú v chémii a jeden mol je relatívna atómová hmotnosť molekuly plynu, ale v gramoch.
Stlačenie ideálneho plynu
Stlačením niečoho sa zmenší jeho objem, takže keď stlačíte plyn, jeho objem sa zníži. Nové usporiadanie zákona o ideálnom plyne ukazuje, ako to ovplyvňuje ďalšie vlastnosti plynu:
V. = nRT / P
Táto rovnica vždy platí. Ak stlačíte pevný počet mólov plynu a urobíte to izotermickým procesom (takým, ktorý zostane na rovnaká teplota), musí sa tlak zvýšiť, aby sa zohľadnil menší objem vľavo od rovnica. Podobne, keď chladíte plyn (znížte T) za stáleho tlaku sa jeho objem zmenšuje - stláča.
Ak stlačíte plyn bez obmedzenia teploty alebo tlaku, pomer teploty k tlaku sa musí znížiť. Ak sa niekedy zobrazí výzva, aby ste niečo také vypracovali, pravdepodobne dostanete viac informácií, ktoré vám uľahčia postup.
Zmena tlaku ideálneho plynu
Zákon o ideálnom plyne odhaľuje, čo sa stane, keď zmeníte tlak ideálneho plynu rovnakým spôsobom, ako to urobil zákon pre daný objem. Použitie iného prístupu však ukazuje, ako možno zákon ideálneho plynu použiť na nájdenie neznámych množstiev. Zmena usporiadania zákona dáva:
PV/ T = nR
Tu, R je konštanta a ak množstvo plynu zostáva rovnaké, tak aj je n. Pomocou dolných indexov označíte počiatočný tlak, objem a teplotu i a posledné f. Po dokončení procesu nový tlak, objem a teplota stále súvisia, ako je uvedené vyššie. Môžete teda napísať:
Pi V.i/ Ti = nR = Pf V.f / Tf
To znamená:
Pi V.i/ Ti = Pf V.f / Tf
Tento vzťah je užitočný v mnohých situáciách. Ak meníte tlak, ale s pevným objemom, potom V.i a V.f sú rovnaké, takže sa zrušia a zostane vám:
Pi/ Ti = Pf / Tf
Čo znamená:
Pf / Pi = Tf / Ti
Pokiaľ je teda konečný tlak dvakrát väčší ako počiatočný tlak, musí byť konečná teplota tiež dvakrát vyššia ako počiatočná teplota. Zvyšovaním tlaku sa zvyšuje teplota plynu.
Ak udržujete rovnakú teplotu, ale zvýšite tlak, teploty sa namiesto toho zrušia a zostane vám:
Pi V.i= Pf V.f
Ktoré môžete usporiadať:
Pi / Pf = V.f / V.i
To ukazuje, ako zmena tlaku ovplyvňuje určité množstvo plynu v izotermickom procese bez obmedzenia objemu. Ak zvýšite tlak, objem sa zníži a ak znížite tlak, objem sa zvýši.