Kaj se zgodi s prostornino plina med stiskanjem?

Stiskanje plina sproži spremembe njegovih lastnosti. Ker ga stisnete, se prostor prostora, ki ga zaseda plin, zmanjša, vendar se zgodi veliko več kot samo to. Stiskanje spremeni tudi temperaturo in tlak plina, odvisno od posebnosti situacije. Spremembe, ki se zgodijo, lahko razumete z uporabo pomembnega zakona v fiziki, imenovanega zakon o idealnem plinu. Ta zakon nekoliko poenostavlja proces v resničnem življenju, vendar je koristen v številnih situacijah.

TL; DR (predolgo; Nisem prebral)

Med stiskanjem se glasnost (V) plina zmanjša. Ko se to zgodi, pritisk (P) plina se poveča, če število molov (n) plina ostaja nespremenjena. Če ohranjate tlak konstanten, znižajte temperaturo (T) povzroči tudi stiskanje plina.

Zakon o idealnem plinu je ključna informacija, ki je potrebna za odgovor na vprašanja v zvezi s širjenjem ali stiskanjem plina. Navaja: PV = nRT. Količina R je univerzalna plinska konstanta in ima vrednost R = 8,3145 J / mol K.

Zakon o idealnem plinu pojasnjuje, kaj se v različnih situacijah zgodi s poenostavljenim modelom plina. Fiziki plin imenujejo "idealen", kadar molekule, iz katerih je sestavljen, ne vplivajo drug na drugega, kot da se odbijajo kot majhne kroglice. To ne zajema natančne slike, toda v večini primerov, v katerih se srečujete, zakon ne glede na to daje dobre napovedi. Zakon o idealnem plinu poenostavlja sicer zapleteno situacijo, zato je enostavno napovedovati, kaj se bo zgodilo.

Zakon o idealnem plinu povezuje temperaturo (T), število molov plina (n), prostornina plina (V) in tlak plina (P) med seboj z uporabo konstante, imenovane univerzalna plinska konstanta (R = 8,3145 J / mol K). Zakon določa:

PV = nRT

• Če želite uporabiti ta zakon, navedete temperature v Kelvinu, kar je enostavno, ker je 0 stopinj C 273 K, dodajanje dodatne stopinje pa samo poveča temperaturo v Kelvinu za eno. Kelvin je kot Celzija, le da je -273 stopinj C izhodišče 0 K.

  Prav tako morate izraziti količino plina v molih. Te se pogosto uporabljajo v kemiji, en mol pa je relativna atomska masa molekule plina, vendar v gramih.

Stiskanje nečesa zmanjša njegovo prostornino, zato ko stisnete plin, se njegova prostornina zmanjša. Preurejanje zakona o idealnem plinu kaže, kako to vpliva na druge značilnosti plina:

V = nRT / P

Ta enačba je vedno resnična. Če stisnete določeno število molov plina in to storite v izotermičnem postopku (takšnem, ki ostane pri enaka temperatura), mora tlak naraščati, da se upošteva manjša prostornina na levi strani enačba. Podobno, ko hladite plin (zmanjšajte T) pri fiksnem tlaku se njegova prostornina zmanjša - stisne se.

Če stisnete plin brez omejevanja temperature ali tlaka, se mora razmerje med temperaturo in tlakom zmanjšati. Če vas kdaj vprašajo, da se lotite česa takega, boste verjetno dobili več informacij za lažji postopek.

Zakon o idealnem plinu razkriva, kaj se zgodi, ko spremenite tlak idealnega plina na enak način kot zakon za prostornino. Vendar drugačen pristop kaže, kako lahko zakon o idealnem plinu uporabimo za iskanje neznanih količin. Preurejanje zakona daje:

PV/ T = nR

Tukaj, R je konstanta in če količina plina ostane enaka, ostane n. Z indeksom označite začetni tlak, prostornino in temperaturo jaz in končni f. Ko se postopek konča, so novi tlak, prostornina in temperatura še vedno povezani kot zgoraj. Tako lahko napišete:

P_jaz V_jaz/ T_jaz = nR = P_f V_f / T_f

To pomeni:

P_jaz V_jaz/ T_jaz = P_f V_f / T_f

Ta odnos je koristen v mnogih situacijah. Če spreminjate tlak, vendar s fiksno prostornino, potem V_jaz in V_f so enaki, zato prekličejo, vi pa imate:

P_jaz/ T_jaz = P_f / T_f

Kar pomeni:

P_f / P_jaz = T_f / T_jaz

Torej, če je končni tlak dvakrat večji od začetnega, mora biti tudi končna temperatura dvakrat večja od začetne temperature. Povečanje tlaka poveča temperaturo plina.

Če ohranjate temperaturo enako, vendar povečate tlak, se temperature namesto tega prekinejo in ostane vam:

P_jaz V_jaz= P_f V_f

Ki jih lahko preuredite:

P_jaz / P_f = V_f / V_jaz

To kaže, kako spreminjanje tlaka vpliva na določeno količino plina v izotermnem procesu brez omejitev prostornine. Če povečate tlak, se glasnost zmanjša, če pa tlak znižate, pa se poveča.