Sisu
- TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
- Ideaalse gaasi seadus
- Mis siis, kui gaas pole ideaalne
- Kuidas rõhk varieerub temperatuuriga
Vastupidiselt vedelas või tahkes olekus olevatele molekulidele võivad gaasis olevad molekulid vabalt liikuda ruumis, milles te neid piirate. Nad lendavad ringi, aeg-ajalt põrkuvad omavahel ja konteineri seintega. Kollektiivne surve, mida nad anuma seintele avaldavad, sõltub nende energiakogusest. Nad saadavad energiat oma ümbruse kuumusest, nii et kui temperatuur tõuseb, siis ka rõhk. Tegelikult on need kaks kogust seotud ideaalse gaasi seadusega.
TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
Jäikus mahutis varieerub gaasi rõhk temperatuurist sõltuvalt. Kui konteiner ei ole jäik, varieeruvad nii maht kui ka rõhk vastavalt temperatuurile vastavalt ideaalse gaasi seadusele.
Ideaalse gaasi seadus
Ideaalne gaasiseadus, mis on tuletatud aastate jooksul paljude inimeste eksperimentaalse töö käigus, tuleneb Boylesi seadusest ning Charlesi ja Gay-Lussaci seadusest. Esimene väidab, et antud temperatuuril (T) on gaasi rõhk (P) korrutatuna hõivatud mahuga (V) konstant. Viimane ütleb meile, et kui gaasi massi (n) hoitakse konstantsena, on maht otseselt proportsionaalne temperatuuriga. Ideaalse gaasiseaduse lõplikus vormis öeldakse:
PV = nRT, kus R on konstant, mida nimetatakse ideaalseks gaasikonstandiks.
Kui hoiate gaasimassi ja paagi mahu konstantsena, näitab see suhe, et rõhk varieerub temperatuurist otseselt. Kui graafiksite erinevaid temperatuuri ja rõhu väärtusi, oleks graafik positiivse kaldega sirgjoon.
Mis siis, kui gaas pole ideaalne
Ideaalne gaas on osake, mille osakeste puhul eeldatakse, et need on ideaalselt elastsed ega tõmba ega tõrju üksteist. Lisaks eeldatakse, et gaasiosakestel endil pole mahtu. Ehkki ükski reaalne gaas ei vasta neile tingimustele, on paljud neist piisavalt lähedal, et seda suhet oleks võimalik rakendada. Siiski tuleb arvestada reaalmaailma teguritega, kui gaasi rõhk või mass muutub väga kõrgeks või kui maht ja temperatuur muutuvad väga madalaks. Enamiku toatemperatuuril kasutatavate rakenduste korral tagab ideaalse gaasi seadus enamiku gaaside käitumise piisavalt hea lähenemisviisi.
Kuidas rõhk varieerub temperatuuriga
Kuni gaasi maht ja mass on konstantsed, muutub rõhu ja temperatuuri suhe P = KT, kus K on konstant, mis tuletatakse gaasi ruumalast, moolide arvust ja ideaalsest gaasi konstandist. Kui paned ideaalsetele gaasitingimustele vastava gaasi jäikade seintega mahutisse, nii et ruumala kalle ei muutu, sulgeda anum ja mõõta rõhk mahuti seintele, näete temperatuuri langedes, et see väheneb. Kuna see suhe on lineaarne, vajate lihtsalt temperatuuri ja rõhu kahte näitu, et tõmmata joon, millest saate ekstrapoleerida gaasi rõhu mis tahes temperatuuril.
See lineaarne suhe laguneb väga madalatel temperatuuridel, kui gaasimolekulide ebatäiuslik elastsus muutub tulemuste mõjutamiseks piisavalt oluliseks, kuid temperatuuri langedes rõhk siiski väheneb. Samuti on suhe mittelineaarne, kui gaasimolekulid on piisavalt suured, et välistada gaasi klassifitseerimine ideaalseks.