•••Tatomm / iStock / GettyImages
V každodennom živote pravdepodobne považujete za samozrejmé, že ste obklopení plynmi, zvyčajne vo forme vzduchu, ale niekedy v iných formách. Či už je to kytica balónov naplnených héliom, ktorú kúpite milovanej osobe, alebo vzduch, ktorý vložíte do pneumatík vášho auta, plyny sa musia správať predvídateľným spôsobom, aby ste ich mohli využiť.
TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)
Plyny sa všeobecne správajú spôsobom opísaným v zákone o ideálnom plyne. Atómy alebo molekuly tvoriace plyn sa navzájom zrazia, ale navzájom sa nepriťahujú, ako pri vytváraní nových chemických zlúčenín. Kinetická energia je druh energie spojenej s pohybom týchto atómov alebo molekúl; vďaka tomu je energia spojená s plynom reaktívna na zmeny teploty. Pokles teploty spôsobí pre dané množstvo plynu pokles tlaku, ak všetky ostatné premenné zostanú konštantné.
Chemické a fyzikálne vlastnosti každého plynu sa líšia od ostatných plynov. Niekoľko vedcov medzi 17. a 19. storočím uskutočnilo pozorovania, ktoré vysvetľovali všeobecné správanie mnohých plynov za kontrolovaných podmienok; ich objavy sa stali základom toho, čo je dnes známe ako zákon o ideálnom plyne.
Vzorec zákona o ideálnom plyne je nasledovný:
PV = nRT = NkT
kde,
- P = absolútny tlak
- V = objem
- n = počet mólov
- R = univerzálna plynová konštanta = 8,3 145 joulov na mol vynásobený Kelvinovými jednotkami teploty, často vyjadrené ako „8,3 145 J / mol K“
- T = absolútna teplota
- N = počet molekúl
- k = Boltzmannova konštanta = 1,38066 x 10-23 Joulov na jednotku teploty Kelvina
- NA = Číslo spoločnosti Avogadro = 6,0221 x 1023 molekúl na mol
Pomocou vzorca pre zákon ideálneho plynu - a trochu algebry - môžete vypočítať, ako by zmena teploty ovplyvnila tlak stálej vzorky plynu. Pomocou vlastnosti tranzitive môžete vyjadriť výraz:
PV = nRT \ implikuje \ frac {PV} {nR} = T
Pretože počet mólov alebo množstvo molekúl plynu sa udržuje konštantný a počet mólov sa vynásobí konštanta, akékoľvek zmeny teploty by ovplyvnili tlak, objem alebo obidve súčasne pre danú vzorku plyn.
Podobne môžete vzorec vyjadriť aj spôsobom, ktorý počíta tlak. Tento ekvivalentný vzorec:
P = \ frac {nRT} {V}
ukazuje, že zmena tlaku, všetky ostatné veci, ktoré zostávajú konštantné, úmerne zmení teplotu plynu.