Стиснення газу ініціює зміни його характеристик. Оскільки ви стискаєте його, обсяг простору, який займає газ, зменшується, але трапляється набагато більше, ніж це одне. Стиснення також змінює температуру та тиск газу, залежно від особливостей ситуації. Ви можете зрозуміти зміни, що відбуваються, використовуючи важливий у фізиці закон, який називається законом ідеального газу. Цей закон дещо спрощує процес реального життя, але він корисний у широкому діапазоні ситуацій.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Під час стиснення гучність (V) газу зменшується. Коли це трапляється, тиск (P) газу збільшується, якщо кількість родимок (п) газу залишається постійним. Якщо ви підтримуєте постійний тиск, зменшуючи температуру (Т) також змушує газ стискатися.
Закон про ідеальний газ - це ключова інформація, необхідна для відповіді на питання, пов’язані з розширенням або стисненням газу. Там сказано: PV = nRT. Кількість Р є універсальною газовою константою і має значення Р = 8,3145 Дж / моль К.
Пояснено Закон про ідеальний газ
Закон про ідеальний газ пояснює, що відбувається зі спрощеною моделлю газу в різних ситуаціях. Фізики називають газ «ідеальним», коли молекули, з яких він складається, не взаємодіють, відскакуючи один від одного, як маленькі кульки. Це не фіксує точної картини, але для більшості ситуацій, з якими ви стикаєтесь, закон дає хороші прогнози, незалежно від цього. Закон про ідеальний газ спрощує інакше складну ситуацію, тому легко робити прогнози щодо того, що станеться.
Закон ідеального газу стосується температури (Т), кількість молей газу (п), обсяг газу (V), і тиск газу (P) один до одного, використовуючи константу, яка називається універсальною газовою константою (Р = 8,3145 Дж / моль К). Закон передбачає:
PV = nRT
Поради
-
Щоб скористатися цим законом, ви вказуєте температури в Кельвіні, що легко, оскільки 0 градусів Цельсія становить 273 К, а додавання додаткового градуса просто збільшує температуру в Кельвінах на одиницю. Кельвін схожий на Цельсія, за винятком -273 градусів С - початкова точка 0 К.
Також потрібно виразити кількість газу в родимках. Вони зазвичай використовуються в хімії, і один моль - це відносна атомна маса молекули газу, але в грамах.
Стиснення ідеального газу
Стискання чогось зменшує його об’єм, тому при стисненні газу його об’єм зменшується. Перестановка закону ідеального газу показує, як це впливає на інші характеристики газу:
V = nRT / P
Це рівняння завжди відповідає дійсності. Якщо ви стискаєте фіксовану кількість молей газу, і ви робите це в ізотермічному процесі (такому, який залишається на однакова температура), тиск повинен зростати, щоб врахувати менший об'єм зліва від рівняння. Так само, коли ви охолоджуєте газ (зменшуйте Т) при фіксованому тиску його об’єм зменшується - стискається.
Якщо ви стискаєте газ, не обмежуючи температуру або тиск, співвідношення температури до тиску повинно зменшуватися. Якщо вас коли-небудь попросять опрацювати щось подібне, вам, мабуть, буде надано більше інформації для полегшення процесу.
Зміна тиску ідеального газу
Закон про ідеальний газ показує, що відбувається, коли ти змінюєш тиск ідеального газу так само, як це робив закон для обсягу. Однак використання іншого підходу показує, як закон ідеального газу можна використовувати для пошуку невідомих величин. Перестановка закону дає:
PV/ Т = nR
Ось, Р є константою, і якщо кількість газу залишається незмінною, так само п. За допомогою індексів ви позначаєте початковий тиск, об’єм та температуру i і заключні f. Коли процес закінчується, новий тиск, об'єм і температура все ще пов'язані, як зазначено вище. Тож ви можете написати:
Pi Vi/ Тi = nR = Pf Vf / Тf
Це означає:
Pi Vi/ Тi = Pf Vf / Тf
Ці стосунки корисні в багатьох ситуаціях. Якщо ви змінюєте тиск, але з фіксованим об'ємом, тоді Vi і Vf однакові, тому вони скасовують, і вам залишається:
Pi/ Тi = Pf / Тf
Що означає:
Pf / Pi = Тf / Тi
Отже, якщо кінцевий тиск удвічі більший за початковий, кінцева температура також повинна бути вдвічі більша від початкової. Підвищення тиску збільшує температуру газу.
Якщо ви підтримуєте однакову температуру, але підвищуєте тиск, натомість температури відміняються, і ви залишаєтесь із:
Pi Vi= Pf Vf
Які ви можете переставити:
Pi / Pf = Vf / Vi
Це показує, як зміна тиску впливає на певну кількість газу в ізотермічному процесі без обмеження об’єму. Якщо ти збільшуєш тиск, об’єм зменшується, а якщо тиск зменшується, то об’єм збільшується.