Περιεχόμενο
Κατά τη διάρκεια μιας περιόδου αιώνων και μέσω πολλαπλών πειραμάτων, οι φυσικοί και οι χημικοί είχαν τη δυνατότητα να συσχετίσουν τα βασικά χαρακτηριστικά ενός αερίου, συμπεριλαμβανομένου του όγκου που καταλαμβάνει (V) και της πίεσης που ασκεί στο περίβλημα του (P), στη θερμοκρασία (T). Ο ιδανικός νόμος για το φυσικό αέριο είναι απόσταξη των πειραματικών ευρημάτων τους. Δηλώνει ότι PV = nRT, όπου n είναι ο αριθμός των γραμμομορίων του αερίου και το R είναι μια σταθερά που ονομάζεται γενική σταθερά αερίου. Αυτή η σχέση δείχνει ότι, όταν η πίεση είναι σταθερή, ο όγκος αυξάνεται με τη θερμοκρασία και όταν η ένταση είναι σταθερή, η πίεση αυξάνεται με τη θερμοκρασία. Εάν δεν είναι σταθεροί, και οι δύο αυξάνονται με την αύξηση της θερμοκρασίας.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Όταν θερμαίνετε ένα αέριο, αυξάνεται τόσο η τάση ατμών όσο και ο όγκος που καταλαμβάνει. Τα μεμονωμένα σωματίδια αερίου γίνονται πιο ενεργητικά και η θερμοκρασία του αερίου αυξάνεται. Σε υψηλές θερμοκρασίες, το αέριο μετατρέπεται σε πλάσμα.
Κουζίνες και Μπαλόνια Πίεσης
Μια χύτρα ταχύτητας είναι ένα παράδειγμα του τι συμβαίνει όταν θερμαίνετε ένα αέριο (υδρατμούς) που περιορίζεται σε σταθερό όγκο. Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, η ανάγνωση του μετρητή πίεσης αυξάνεται με αυτό μέχρι ο υδρατμός να αρχίσει να διαφεύγει μέσω της βαλβίδας ασφαλείας. Εάν η βαλβίδα ασφαλείας δεν υπήρχε εκεί, η πίεση θα συνεχίσει να αυξάνεται και θα έβλαπτε ή θα έσπαζε την χύτρα πίεσης.
Όταν αυξάνετε τη θερμοκρασία ενός αερίου σε ένα μπαλόνι, η πίεση αυξάνεται, αλλά αυτό χρησιμεύει μόνο για να τεντώσει το μπαλόνι και να αυξήσει την ένταση. Καθώς η θερμοκρασία συνεχίζει να αυξάνεται, το μπαλόνι φτάνει στο ελαστικό του όριο και δεν μπορεί πλέον να επεκταθεί. Αν η θερμοκρασία συνεχίσει να αυξάνεται, η αυξανόμενη πίεση εκτοξεύει το μπαλόνι.
Η θερμότητα είναι ενέργεια
Ένα αέριο είναι μια συλλογή μορίων και ατόμων με αρκετή ενέργεια για να ξεφύγει από τις δυνάμεις που τις συνδέουν μαζί στις υγρές ή στερεές καταστάσεις. Όταν περικλείετε ένα αέριο σε ένα δοχείο, τα σωματίδια συγκρούονται μεταξύ τους και με τα τοιχώματα του δοχείου. Η συλλογική δύναμη των συγκρούσεων ασκεί πίεση στα τοιχώματα του δοχείου. Όταν θερμαίνετε το αέριο, προσθέτετε ενέργεια, η οποία αυξάνει την κινητική ενέργεια των σωματιδίων και την πίεση που ασκούν στο δοχείο. αν το δοχείο δεν υπήρχε εκεί, η επιπλέον ενέργεια θα τους ωθούσε να πετάξουν μεγαλύτερες τροχιές, αυξάνοντας ουσιαστικά τον όγκο που καταλαμβάνουν.
Η προσθήκη θερμικής ενέργειας έχει επίσης μικροσκοπική επίδραση στα σωματίδια που συνιστούν ένα αέριο καθώς και στη μακροσκοπική συμπεριφορά του αερίου στο σύνολό του.Όχι μόνο αυξάνεται η κινητική ενέργεια κάθε σωματιδίου, αλλά και οι εσωτερικές δονήσεις και οι ταχύτητες περιστροφής των ηλεκτρονίων του. Και τα δύο αποτελέσματα, σε συνδυασμό με την αύξηση της κινητικής ενέργειας, καθιστούν το αέριο πιο ζεστό.
Από το αέριο στο πλάσμα
Ένα αέριο γίνεται όλο και περισσότερο ενεργητικό και θερμότερο καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται μέχρις ότου, σε ένα ορισμένο σημείο, γίνει πλάσμα. Αυτό συμβαίνει σε θερμοκρασίες που συμβαίνουν στην επιφάνεια του ήλιου, περίπου 6.000 βαθμούς Kelvin (10.340 βαθμούς Φαρενάιτ). Η υψηλή θερμική ενέργεια απομακρύνει τα ηλεκτρόνια από τα άτομα στο αέριο, αφήνοντας ένα μείγμα ουδέτερων ατόμων, ελεύθερα ηλεκτρόνια και ιονισμένα σωματίδια που δημιουργούν και ανταποκρίνονται σε ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις. Λόγω των ηλεκτρικών φορτίων, τα σωματίδια μπορούν να ρέουν μαζί σαν να ήταν ρευστό και τείνουν επίσης να συσσωρεύονται. Λόγω αυτής της περίεργης συμπεριφοράς, πολλοί επιστήμονες θεωρούν ότι το πλάσμα είναι μια τέταρτη κατάσταση της ύλης.