การบีบอัดก๊าซทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในลักษณะของมัน เนื่องจากคุณกำลังบีบอัด ปริมาตรของพื้นที่ที่ก๊าซใช้อยู่จึงลดลง แต่มีอะไรเกิดขึ้นมากกว่านี้เพียงอย่างเดียว แรงอัดจะเปลี่ยนอุณหภูมิและความดันของแก๊สเช่นกัน ขึ้นอยู่กับสถานการณ์เฉพาะ คุณสามารถเข้าใจการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นได้โดยใช้กฎสำคัญทางฟิสิกส์ที่เรียกว่ากฎของแก๊สในอุดมคติ กฎหมายฉบับนี้ทำให้กระบวนการในชีวิตจริงง่ายขึ้นบ้าง แต่มีประโยชน์ในสถานการณ์ที่หลากหลาย
ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)
ระหว่างการบีบอัด ระดับเสียง (วี) ของก๊าซลดลง เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น ความดัน (พี) ของก๊าซจะเพิ่มขึ้นหากจำนวนโมล (น) ของแก๊สคงที่ หากคุณรักษาความดันให้คงที่ ลดอุณหภูมิ (ตู่) ยังทำให้ก๊าซถูกบีบอัด
กฎของแก๊สในอุดมคติเป็นส่วนสำคัญของข้อมูลที่จำเป็นในการตอบคำถามที่เกี่ยวข้องกับการขยายตัวหรือการบีบอัดของก๊าซ มันระบุว่า: PV = nRT. ปริมาณ R เป็นค่าคงที่แก๊สสากลและมีค่า has R = 8.3145 J / โมลเค
อธิบายกฎแก๊สในอุดมคติ
กฎของแก๊สในอุดมคติอธิบายว่าเกิดอะไรขึ้นกับแบบจำลองก๊าซอย่างง่ายในสถานการณ์ต่างๆ นักฟิสิกส์เรียกแก๊สว่า "อุดมคติ" เมื่อโมเลกุลที่ประกอบด้วยไม่ได้โต้ตอบกันเกินกว่าจะกระดอนกันเหมือนลูกบอลเล็กๆ สิ่งนี้ไม่ได้จับภาพที่แม่นยำ แต่สำหรับสถานการณ์ส่วนใหญ่ที่คุณพบ กฎหมายคาดการณ์ที่ดีโดยไม่คำนึงถึง กฎของแก๊สในอุดมคติทำให้สถานการณ์ที่ซับซ้อนง่ายขึ้น ดังนั้นจึงง่ายต่อการคาดการณ์ว่าจะเกิดอะไรขึ้น
กฎของแก๊สในอุดมคติเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิ (ตู่) จำนวนโมลของแก๊ส (น) ปริมาตรของแก๊ส (วี) และความดันของแก๊ส (พี) ต่อกันโดยใช้ค่าคงที่ที่เรียกว่าค่าคงที่แก๊สสากล (R = 8.3145 J / mol K) กฎหมายระบุว่า:
PV = nRT
เคล็ดลับ
-
ในการใช้กฎนี้ คุณต้องระบุอุณหภูมิในหน่วยเคลวิน ซึ่งง่ายเพราะ 0 องศาเซลเซียสคือ 273 K และการเพิ่มองศาพิเศษจะเพิ่มอุณหภูมิในเคลวินขึ้นหนึ่ง เคลวินเป็นเหมือนเซลเซียส ยกเว้น -273 องศาเซลเซียสเป็นจุดเริ่มต้นของ 0 K
คุณต้องแสดงปริมาณก๊าซเป็นโมลด้วย สิ่งเหล่านี้มักใช้ในวิชาเคมี และหนึ่งโมลคือมวลอะตอมสัมพัทธ์ของโมเลกุลก๊าซ แต่มีหน่วยเป็นกรัม
การบีบอัดแก๊สในอุดมคติ
การบีบอัดบางอย่างจะลดปริมาตรของแก๊ส ดังนั้นเมื่อคุณบีบอัดแก๊ส ปริมาตรของแก๊สจะลดลง การจัดเรียงกฎก๊าซในอุดมคติใหม่แสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้ส่งผลต่อลักษณะอื่นๆ ของก๊าซอย่างไร:
วี = nRT / พี
สมการนี้เป็นจริงเสมอ หากคุณบีบอัดก๊าซจำนวนหนึ่งโมล และคุณทำเช่นนี้ในกระบวนการไอโซเทอร์มิก อุณหภูมิเดียวกัน) ความดันต้องเพิ่มขึ้นเพื่อคำนวณปริมาตรที่เล็กลงทางด้านซ้ายของ สมการ ในทำนองเดียวกัน เมื่อคุณทำให้แก๊สเย็นลง (ลด ตู่) ที่ความดันคงที่ ปริมาตรจะลดลง – บีบอัด
หากคุณอัดแก๊สโดยไม่จำกัดอุณหภูมิหรือความดัน อัตราส่วนของอุณหภูมิต่อความดันจะต้องลดลง หากคุณเคยถูกขอให้ทำสิ่งนี้ คุณอาจได้รับข้อมูลเพิ่มเติมเพื่อทำให้กระบวนการนี้ง่ายขึ้น
การเปลี่ยนความดันของแก๊สในอุดมคติ
กฎของแก๊สในอุดมคติเปิดเผยว่าจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อคุณเปลี่ยนความดันของก๊าซในอุดมคติในลักษณะเดียวกับที่กฎหมายกำหนดสำหรับปริมาตร อย่างไรก็ตาม การใช้วิธีการอื่นแสดงให้เห็นว่ากฎของแก๊สในอุดมคติสามารถใช้เพื่อค้นหาปริมาณที่ไม่ทราบได้อย่างไร การจัดเรียงกฎหมายใหม่ให้:
PV/ ตู่ = nR
ที่นี่ R เป็นค่าคงที่ และถ้าปริมาณของก๊าซเท่าเดิม ก็จะเท่ากับ น. การใช้ตัวห้อย คุณระบุความดันเริ่มต้น ปริมาตร และอุณหภูมิ ผม และตัวสุดท้าย ฉ. เมื่อกระบวนการเสร็จสิ้น ความดัน ปริมาตร และอุณหภูมิใหม่ยังคงสัมพันธ์กันดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ดังนั้นคุณสามารถเขียน:
พีผม วีผม/ ตู่ผม = nR = พีฉ วีฉ / ตู่ฉ
ซึ่งหมายความว่า:
พีผม วีผม/ ตู่ผม = พีฉ วีฉ / ตู่ฉ
ความสัมพันธ์นี้มีประโยชน์ในหลายสถานการณ์ หากคุณกำลังเปลี่ยนความดัน แต่มีปริมาตรคงที่ วีผม และ วีฉ เหมือนกันดังนั้นพวกเขาจึงยกเลิกและคุณจะเหลือ:
พีผม/ ตู่ผม = พีฉ / ตู่ฉ
ซึ่งหมายความว่า:
พีฉ / พีผม = ตู่ฉ / ตู่ผม
ดังนั้น ถ้าความดันสุดท้ายมีขนาดใหญ่เป็นสองเท่าของความดันเริ่มต้น อุณหภูมิสุดท้ายก็ต้องใหญ่เป็นสองเท่าของอุณหภูมิเริ่มต้นด้วย การเพิ่มความดันจะทำให้อุณหภูมิของก๊าซเพิ่มขึ้น
หากคุณรักษาอุณหภูมิเท่าเดิมแต่เพิ่มความดัน อุณหภูมิจะถูกยกเลิกแทน และคุณจะถูกทิ้งไว้ที่:
พีผม วีผม= พีฉ วีฉ
ซึ่งคุณสามารถจัดเรียงใหม่ได้:
พีผม / พีฉ = วีฉ / วีผม
นี่แสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงความดันส่งผลต่อปริมาณของก๊าซในกระบวนการเก็บอุณหภูมิโดยไม่มีข้อจำกัดด้านปริมาตรอย่างไร หากคุณเพิ่มแรงดัน ปริมาตรจะลดลง และหากคุณลดแรงดัน ปริมาตรจะเพิ่มขึ้น