Sıkıştırma Sırasında Bir Gazın Hacmine Ne Olur?

Bir gazın sıkıştırılması, özelliklerinde değişiklikler başlatır. Onu sıkıştırdığınız için gazın kapladığı alan azalır, ancak bundan çok daha fazlası olur. Sıkıştırma, durumun özelliklerine bağlı olarak gazın sıcaklığını ve basıncını da değiştirir. İdeal gaz yasası adı verilen önemli bir fizik yasasını kullanarak meydana gelen değişiklikleri anlayabilirsiniz. Bu yasa, gerçek yaşam sürecini biraz basitleştirir, ancak çok çeşitli durumlarda faydalıdır.

TL; DR (Çok Uzun; Okumadım)

Sıkıştırma sırasında, hacim (V) bir gaz azalır. Bu olduğunda, basınç (P) mol sayısı artarsa ​​gazın (n) gaz sabit kalır. Basıncı sabit tutarsanız, sıcaklığı düşürür (T) ayrıca gazın sıkışmasına neden olur.

İdeal gaz yasası, bir gazın genleşmesi veya sıkıştırılmasıyla ilgili soruları yanıtlamak için gereken temel bilgi parçasıdır. Belirtir: PV = nRT. Miktar $ evrensel gaz sabitidir ve değerine sahiptir $ = 8.3145 J / mol K.

İdeal gaz yasası, çeşitli durumlarda basitleştirilmiş bir gaz modeline ne olduğunu açıklar. Fizikçiler, oluşturduğu moleküller küçük toplar gibi birbirlerine sıçramaktan öte etkileşmediğinde gaza "ideal" derler. Bu, kesin resmi yakalamaz, ancak karşılaştığınız çoğu durumda, yasa ne olursa olsun iyi tahminler yapar. İdeal gaz yasası, aksi takdirde karmaşık bir durumu basitleştirir, bu nedenle ne olacağına dair tahminlerde bulunmak kolaydır.

İdeal gaz yasası sıcaklıkla ilgilidir (T), gazın mol sayısı (n), gazın hacmi (V) ve gazın basıncı (P) evrensel gaz sabiti olarak adlandırılan bir sabiti kullanarak ($ = 8.3145 J / mol K). Kanun şöyle diyor:

PV = nRT

• Bu yasayı kullanmak için, sıcaklıkları Kelvin cinsinden belirtirsiniz, çünkü 0 derece C 273 K'dir ve fazladan bir derece eklemek, sıcaklığı Kelvin cinsinden bir artırır. Kelvin, Celsius gibidir, ancak -273 derece C, 0 K'nin başlangıç ​​noktasıdır.

  Ayrıca gaz miktarını mol cinsinden ifade etmeniz gerekir. Bunlar kimyada yaygın olarak kullanılır ve bir mol, gaz molekülünün gram cinsinden bağıl atom kütlesidir.

Bir şeyi sıkıştırmak hacmini azaltır, bu nedenle bir gazı sıkıştırdığınızda hacmi azalır. İdeal gaz yasasını yeniden düzenlemek, bunun gazın diğer özelliklerini nasıl etkilediğini gösterir:

V = nRT / P

Bu denklem her zaman doğrudur. Sabit sayıda mol gazı sıkıştırırsanız ve bunu izotermik bir işlemde yaparsanız ( aynı sıcaklıkta), basıncın solundaki daha küçük hacmi hesaba katmak için artması gerekir. denklem. Benzer şekilde, bir gazı soğuttuğunuzda (azaltma T) sabit bir basınçta hacmi azalır - sıkıştırır.

Bir gazı sıcaklık veya basıncı kısıtlamadan sıkıştırırsanız, sıcaklığın basınca oranı azalmak zorundadır. Böyle bir şey üzerinde çalışmanız istendiyse, süreci kolaylaştırmak için muhtemelen size daha fazla bilgi verilecektir.

İdeal gaz kanunu, kanunun hacim için yaptığı gibi ideal bir gazın basıncını değiştirdiğinizde ne olduğunu ortaya çıkarır. Bununla birlikte, farklı bir yaklaşım kullanmak, ideal gaz yasasının bilinmeyen miktarları bulmak için nasıl kullanılabileceğini gösterir. Yasanın yeniden düzenlenmesi şunları sağlar:

PV/ T = nR

Buraya, $ sabittir ve gaz miktarı aynı kalırsa, n. Abonelikleri kullanarak başlangıç ​​basıncını, hacmini ve sıcaklığını etiketlersiniz ben ve son olanlar f. İşlem bittiğinde, yeni basınç, hacim ve sıcaklık hala yukarıdaki gibi ilişkilidir. Böylece şunları yazabilirsiniz:

P_ben V_ben/ T_ben = nR = P_f V_f / T_f

Bu şu anlama gelir:

P_ben V_ben/ T_ben = P_f V_f / T_f

Bu ilişki birçok durumda faydalıdır. Basıncı değiştiriyorsanız ancak sabit bir hacimle, o zaman V_ben ve V_f aynıdır, bu nedenle iptal ederler ve size şunlar kalır:

P_ben/ T_ben = P_f / T_f

Bu şu anlama gelir:

P_f / P_ben = T_f / T_ben

Dolayısıyla, son basınç, ilk basıncın iki katıysa, son sıcaklığın da başlangıç ​​sıcaklığından iki katı büyük olması gerekir. Basıncın artması gazın sıcaklığını arttırır.

Sıcaklığı aynı tutar, ancak basıncı artırırsanız, bunun yerine sıcaklıklar iptal olur ve geriye şunlar kalır:

P_ben V_ben= P_f V_f

Hangisini yeniden düzenleyebilirsiniz:

P_ben / P_f = V_f / V_ben

Bu, hacim üzerinde herhangi bir kısıtlama olmaksızın izotermal bir süreçte basıncın değiştirilmesinin belirli bir gaz miktarını nasıl etkilediğini gösterir. Basıncı arttırırsanız hacim azalır, basıncı düşürürseniz hacim artar.