•••Tatomm/iStock/GettyImages
ในชีวิตประจำวันของคุณ คุณมักจะมองข้ามความจริงที่ว่าคุณถูกล้อมรอบด้วยก๊าซ โดยทั่วไปแล้วจะอยู่ในรูปของอากาศ แต่บางครั้งก็อยู่ในรูปแบบอื่น ไม่ว่าจะเป็นช่อลูกโป่งที่เติมฮีเลียมที่คุณซื้อให้คนที่คุณรักหรืออากาศที่คุณใส่เข้าไปในยางรถของคุณ ก๊าซจำเป็นต้องประพฤติตัวในลักษณะที่คาดเดาได้เพื่อให้คุณใช้ประโยชน์จากมันได้
ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)
โดยทั่วไปก๊าซจะมีพฤติกรรมในลักษณะที่อธิบายโดยกฎหมายแก๊สในอุดมคติ อะตอมหรือโมเลกุลที่ประกอบกันเป็นแก๊สจะชนกัน แต่พวกมันไม่ดึงดูดกันเหมือนกับการสร้างสารประกอบทางเคมีใหม่ พลังงานจลน์คือประเภทของพลังงานที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของอะตอมหรือโมเลกุลเหล่านี้ ทำให้พลังงานที่เกี่ยวข้องกับก๊าซทำปฏิกิริยากับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ สำหรับปริมาณก๊าซที่กำหนด อุณหภูมิที่ลดลงจะทำให้ความดันลดลงหากตัวแปรอื่นๆ ทั้งหมดคงที่
คุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพของก๊าซแต่ละชนิดจะแตกต่างจากก๊าซชนิดอื่น นักวิทยาศาสตร์หลายคนระหว่างศตวรรษที่ 17 ถึง 19 ได้ทำการสังเกตที่อธิบายพฤติกรรมทั่วไปของก๊าซหลายชนิดภายใต้สภาวะควบคุม การค้นพบของพวกเขากลายเป็นพื้นฐานของสิ่งที่เรียกว่ากฎแก๊สในอุดมคติ
สูตรกฎแก๊สในอุดมคติมีดังนี้:
PV=nRT=NkT
ที่ไหน
- P = ความดันสัมบูรณ์
- V = ปริมาณ
- n = จำนวนโมล
- R = ค่าคงที่แก๊สสากล = 8.3145 จูลต่อโมลคูณด้วยหน่วยอุณหภูมิเคลวิน มักแสดงเป็น "8.3145 J/mol K"
- T = อุณหภูมิสัมบูรณ์
- N = จำนวนโมเลกุล
- k = ค่าคงที่ Boltzmann = 1.38066 x 10-23 จูลต่อหน่วยอุณหภูมิเคลวิน
- นู๋อา = เลขอาโวกาโดร = 6.0221 x 1023 โมเลกุลต่อโมล
การใช้สูตรของกฎแก๊สในอุดมคติและพีชคณิตเล็กน้อย คุณสามารถคำนวณว่าการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจะส่งผลต่อความดันของตัวอย่างก๊าซที่ตายตัวได้อย่างไร การใช้คุณสมบัติสกรรมกริยา คุณสามารถแสดงนิพจน์:
PV=nRT \นัย\frac{PV}{nR}=T
เนื่องจากจำนวนโมลหรือปริมาณโมเลกุลของแก๊สมีค่าคงที่ และจำนวนโมลคูณด้วย ค่าคงที่ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจะส่งผลต่อความดัน ปริมาตร หรือทั้งสองอย่างพร้อมกันสำหรับตัวอย่างที่กำหนดของ แก๊ส.
ในทำนองเดียวกัน คุณยังสามารถแสดงสูตรในลักษณะที่คำนวณความดันได้ สูตรเทียบเท่านี้:
P=\frac{nRT}{V}
แสดงว่าการเปลี่ยนแปลงของความดัน สิ่งอื่น ๆ ที่คงที่ จะเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของแก๊สตามสัดส่วน