•••Tatomm / iStock / GettyImages
V svojem vsakdanjem življenju verjetno delate, da ste obdani s plini, običajno v obliki zraka, včasih pa tudi v drugih oblikah. Ne glede na to, ali gre za šopek balijev, napolnjenih s helijem, ki jih kupite za ljubljeno osebo, ali zrak, ki ga vstavite v pnevmatike avtomobila, se morajo plini obnašati predvidljivo, da jih lahko izkoristite.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Plini se običajno obnašajo na način, ki ga opisuje zakon o idealnem plinu. Atomi ali molekule, ki tvorijo plin, trčijo drug ob drugega, vendar jih ne privlači drug drugega kot pri ustvarjanju novih kemičnih spojin. Kinetična energija je vrsta energije, povezana z gibanjem teh atomov ali molekul; zaradi tega je energija, povezana s plinom, reaktivna na spremembe temperature. Pri dani količini plina bo padec temperature povzročil padec tlaka, če bodo ostale spremenljivke ostale nespremenjene.
Kemijske in fizikalne lastnosti vsakega plina se razlikujejo od lastnosti drugih plinov. Številni znanstveniki med 17. in 19. stoletjem so opravili opažanja, ki so pojasnila splošno vedenje številnih plinov v nadzorovanih pogojih; njihove ugotovitve so postale osnova za tako imenovani zakon o idealnem plinu.
Formula zakona o idealnem plinu je naslednja:
PV = nRT = NkT
kje,
- P = absolutni tlak
- V = prostornina
- n = število molov
- R = univerzalna plinska konstanta = 8,3145 džulov na mol, pomnoženo s Kelvinovimi temperaturnimi enotami, pogosto izraženo kot "8,3145 J / mol K"
- T = absolutna temperatura
- N = število molekul
- k = Boltzmannova konstanta = 1,38066 x 10-23 Joulov na enoto temperature Kelvina
- NA = Avogadrovo število = 6,0221 x 1023 molekul na mol
Z uporabo formule za zakon o idealnem plinu - in malo algebre - lahko izračunate, kako bi sprememba temperature vplivala na tlak fiksnega vzorca plina. Z uporabo prehodne lastnosti lahko izrazite izraz:
PV = nRT \ implicira \ frac {PV} {nR} = T
Ker je število molov ali količina molekul plina konstantno, število molov pa pomnoženo z konstanta, bi kakršne koli spremembe temperature vplivale na tlak, prostornino ali oboje hkrati za dani vzorec plin.
Podobno lahko formulo izrazite tudi na način, ki izračuna pritisk. Ta enakovredna formula:
P = \ frac {nRT} {V}
kaže, da bo sprememba tlaka, pri čemer bodo ostale stvari ostale konstantne, sorazmerno spremenila temperaturo plina.