Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Ο νόμος περί ιδανικού αερίου
- Τι γίνεται αν ένα Gas Isnt Ideal
- Πώς η πίεση ποικίλλει με τη θερμοκρασία
Σε αντίθεση με τα μόρια σε ένα υγρό ή στερεό, αυτά σε ένα αέριο μπορούν να κινούνται ελεύθερα στον χώρο στον οποίο τα περιορίζετε. Πετούν περίπου, περιστασιακά συγκρούονται μεταξύ τους και με τους τοίχους των δοχείων. Η συλλογική πίεση που ασκούν στα τοιχώματα του δοχείου εξαρτάται από την ποσότητα ενέργειας που έχουν. Παίρνουν ενέργεια από τη θερμότητα στο περιβάλλον τους, οπότε αν η θερμοκρασία ανεβαίνει, το κάνει και η πίεση. Στην πραγματικότητα, οι δύο ποσότητες συνδέονται με τον ιδανικό νόμο για το φυσικό αέριο.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Σε ένα άκαμπτο δοχείο, η πίεση που ασκείται από ένα αέριο μεταβάλλεται άμεσα με τη θερμοκρασία. Εάν ο περιέκτης δεν είναι άκαμπτος, τόσο ο όγκος όσο και η πίεση ποικίλλουν ανάλογα με τη θερμοκρασία σύμφωνα με τον ιδανικό νόμο για το αέριο.
Ο νόμος περί ιδανικού αερίου
Προερχόμενη από μια περίοδο ετών μέσω του πειραματικού έργου πολλών ατόμων, ο ιδανικός νόμος για το φυσικό αέριο ακολουθείται από τον νόμο Boyles και τον νόμο Charles και Gay-Lussac. Ο πρώτος δηλώνει ότι, σε δεδομένη θερμοκρασία (Τ), η πίεση (P) ενός αερίου πολλαπλασιασμένη με τον όγκο (V) που καταλαμβάνει είναι μια σταθερά. Το τελευταίο μας λέει ότι όταν η μάζα του αερίου (η) διατηρείται σταθερή, ο όγκος είναι άμεσα ανάλογος προς τη θερμοκρασία. Στην τελική του μορφή, ο ιδανικός νόμος περί αερίου ορίζει:
PV = nRT, όπου R είναι μια σταθερά που ονομάζεται ιδανική σταθερά αερίου.
Εάν διατηρήσετε τη μάζα του αερίου και τον όγκο του δοχείου σταθερή, αυτή η σχέση σας λέει ότι η πίεση ποικίλλει άμεσα με τη θερμοκρασία. Εάν θέλετε να γράψετε διάφορες τιμές θερμοκρασίας και πίεσης, το γράφημα θα είναι μια ευθεία γραμμή με θετική κλίση.
Τι γίνεται αν ένα Gas Isnt Ideal
Ένα ιδανικό αέριο είναι εκείνο στο οποίο τα σωματίδια θεωρούνται ότι είναι τελείως ελαστικά και δεν έλκουν ή δεν αντιτίθενται μεταξύ τους. Επιπλέον, τα ίδια τα σωματίδια αερίου υποτίθεται ότι δεν έχουν όγκο. Αν και κανένα πραγματικό αέριο δεν πληροί αυτές τις συνθήκες, πολλοί έρχονται αρκετά κοντά για να κάνουν δυνατή την εφαρμογή αυτής της σχέσης. Ωστόσο, πρέπει να λάβετε υπόψη πραγματικούς παράγοντες όταν η πίεση ή η μάζα του αερίου γίνεται πολύ υψηλή ή ο όγκος και η θερμοκρασία γίνονται πολύ χαμηλοί. Για τις περισσότερες εφαρμογές σε θερμοκρασία δωματίου, ο ιδανικός νόμος για το αέριο παρέχει μια αρκετά καλή προσέγγιση της συμπεριφοράς των περισσότερων αερίων.
Πώς η πίεση ποικίλλει με τη θερμοκρασία
Όσο ο όγκος και η μάζα του αερίου είναι σταθερά, η σχέση μεταξύ πίεσης και θερμοκρασίας γίνεται P = KT, όπου K είναι μια σταθερά που προκύπτει από τον όγκο, τον αριθμό γραμμομορίων αερίου και την ιδανική σταθερά αερίου. Εάν τοποθετήσετε ένα αέριο που ικανοποιεί τις ιδανικές συνθήκες αερίου σε ένα δοχείο με άκαμπτα τοιχώματα, έτσι ώστε ο όγκος να μεταβάλλεται, να σφραγίζεται ο περιέκτης και να μετράται η πίεση στα τοιχώματα του περιέκτη, θα δείτε να μειώνεται καθώς μειώνετε τη θερμοκρασία. Επειδή αυτή η σχέση είναι γραμμική, χρειάζεστε μόνο δύο μετρήσεις θερμοκρασίας και πίεσης για να σχεδιάσετε μια γραμμή από την οποία μπορείτε να κάνετε την παρέκταση της πίεσης του αερίου σε οποιαδήποτε δεδομένη θερμοκρασία.
Αυτή η γραμμική σχέση διασπάται σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες όταν η ατελής ελαστικότητα των μορίων αερίων καθίσταται αρκετά σημαντική για να επηρεάσει τα αποτελέσματα, αλλά η πίεση θα μειωθεί ακόμα περισσότερο καθώς μειώνετε τη θερμοκρασία. Η σχέση θα είναι επίσης μη γραμμική εάν τα μόρια αερίου είναι αρκετά μεγάλα ώστε να μην επιτρέπουν την ταξινόμηση του αερίου ως ιδανική.