•••Tatomm / iStock / GettyImages
I din vardag tar du sannolikt för givet att du omges av gaser, vanligtvis i form av luft, men ibland i andra former. Oavsett om det är buketten med heliumfyllda ballonger som du köper för en älskad eller luften du sätter i bilens däck, måste gaser bete sig på ett förutsägbart sätt för att du ska kunna använda dem.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Gaser beter sig i allmänhet på ett sätt som beskrivs i Ideal Gas Law. Atomerna eller molekylerna som bildar gasen kolliderar mot varandra, men de lockas inte av varandra som med skapandet av nya kemiska föreningar. Kinetisk energi är den typ av energi som är associerad med rörelsen hos dessa atomer eller molekyler; detta gör den energi som är associerad med gasen reaktiv mot temperaturförändringar. För en viss mängd gas kommer en temperaturfall att orsaka ett tryckfall om alla andra variabler förblir konstanta.
De kemiska och fysikaliska egenskaperna hos varje gas skiljer sig från de andra gasernas. Flera forskare mellan 1600- och 1800-talet gjorde observationer som förklarade det allmänna beteendet hos många gaser under kontrollerade förhållanden; deras resultat blev grunden för det som nu kallas Ideal Gas Law.
Formeln för idealgaslag är följande:
PV = nRT = NkT
var,
- P = absolut tryck
- V = volym
- n = antal mol
- R = universalgaskonstant = 8,3145 Joule per mol multiplicerat med Kelvin temperaturenheter, ofta uttryckt som "8,3145 J / mol K"
- T = absolut temperatur
- N = antal molekyler
- k = Boltzmann-konstant = 1,38066 x 10-23 Joule per Kelvin temperaturenhet
- NA = Avogadros nummer = 6.0221 x 1023 molekyler per mol
Med formeln för den ideala gaslagen - och lite algebra - kan du beräkna hur en temperaturförändring skulle påverka trycket i ett fast gasprov. Med den transitiva egenskapen kan du uttrycka uttrycket:
PV = nRT \ innebär \ frac {PV} {nR} = T
Eftersom antalet mol, eller kvantiteten av gasmolekyler, hålls konstant och antalet mol multipliceras med en konstant, skulle alla temperaturförändringar påverka tryck, volym eller båda samtidigt för ett givet prov av gas.
På samma sätt kan du också uttrycka formeln på ett sätt som beräknar trycket. Denna motsvarande formel:
P = \ frac {nRT} {V}
visar att en tryckförändring, allt annat som förblir konstant, kommer att ändra gasens temperatur proportionellt.
