Vsebina
- TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
- Zakon o idealnem plinu
- Kaj pa, če je plin Isnt Idealen
- Kako se tlak razlikuje pri temperaturi
Za razliko od molekul v tekočini ali trdni snovi se lahko tiste, ki se nahajajo v plinu, prosto gibljejo v prostoru, v katerem jih zaprete. Letijo naokoli, občasno trčijo med seboj in s stenami posode. Skupni pritisk, ki ga izvajajo na stenah posode, je odvisen od količine energije. Energijo črpajo iz vročine v svoji okolici, če se temperatura dvigne, se poveča tudi tlak. Dejansko sta dve količini povezani z zakonom o idealnem plinu.
TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
V togi posodi se tlak, ki ga povzroča plin, neposredno razlikuje od temperature. Če vsebnik ni tog, se volumen in tlak razlikujeta glede na temperaturo glede na zakon o idealnem plinu.
Zakon o idealnem plinu
Zakon o idealnem plinu, ki izhaja skozi leta z eksperimentalnim delom številnih posameznikov, izhaja iz Boylesovega zakona in zakona Charlesa in Gay-Lussaca. Prva navaja, da je pri določeni temperaturi (T) tlak plina, pomnožen z volumnom (V), ki ga zaseda. Slednji nam pove, da ko je masa plina (n) konstantna, je prostornina neposredno sorazmerna s temperaturo. Zakon o idealnem plinu v končni obliki določa:
PV = nRT, kjer je R konstanta, ki se imenuje konstanta idealnega plina.
Če ohranjate konstantno maso plina in prostornino posode, vam to razmerje pove, da se tlak neposredno spreminja glede na temperaturo. Če bi graficirali različne vrednosti temperature in tlaka, bi bil graf ravna črta s pozitivnim naklonom.
Kaj pa, če je plin Isnt Idealen
Idealen plin je tisti, pri katerem domnevamo, da so delci popolnoma elastični in se med seboj ne privlačijo ali odbijajo. Poleg tega domnevamo, da delci plina nimajo volumna. Čeprav noben pravi plin ne izpolnjuje teh pogojev, se mnogi dovolj približajo, da bi lahko uporabili to razmerje. Vendar morate upoštevati dejavnike iz resničnega sveta, ko tlak ali masa plina postaneta zelo visoka ali če sta prostornina in temperatura zelo nizki. Za večino aplikacij pri sobni temperaturi zakon o idealnem plinu zagotavlja dovolj dober približek obnašanja večine plinov.
Kako se tlak razlikuje pri temperaturi
Dokler sta prostornina in masa plina konstantni, postane razmerje med tlakom in temperaturo P = KT, kjer je K konstanta, ki izhaja iz prostornine, števila molov plina in idealne konstante plina. Če postavite plin, ki izpolnjuje idealne pogoje za plin, v posodo s trdimi stenami, tako da se prostornina ne more spremeniti, zaprete posodo in izmerite pritisk na stenah posode, ko se bo znižala temperatura, se bo ta zmanjšal. Ker je to razmerje linearno, potrebujete samo dve odčitki temperature in tlaka, da narišete črto, iz katere lahko ekstrapolirate tlak plina pri kateri koli dani temperaturi.
Ta linearni odnos se poruši pri zelo nizkih temperaturah, ko postane nepopolna elastičnost molekul plina dovolj pomembna, da vpliva na rezultate, toda pritisk se bo še zniževal, ko znižate temperaturo. Razmerje bo tudi nelinearno, če so molekule plina dovolj velike, da preprečujejo razvrstitev plina kot idealnega.