Kuidas sõltub gaasi maht temperatuurist? Surve, mahu ja temperatuuri seos
Ühtse riigieksami kodifitseerija teemad: isoprotsessid - isotermilised, isohoorilised, isobaarsed protsessid.
Kogu selles artiklis järgime järgmist eeldust: mass ja keemiline koostis gaas jääb muutumatuks. Teisisõnu usume, et:
See tähendab, et anumast ei leki gaasi ega, vastupidi, gaasi sissevoolu anumasse;
See tähendab, et gaasiosakesed ei koge mingeid muutusi (näiteks ei toimu dissotsiatsiooni - molekulide lagunemist aatomiteks).
Need kaks tingimust on täidetud paljudes füüsiliselt huvitavates olukordades (näiteks lihtsates soojusmasinate mudelites) ja väärivad seetõttu eraldi käsitlemist.
Kui gaasi mass ja selle molaarmass on fikseeritud, siis määratakse gaasi olek kolm makroskoopilised parameetrid: rõhk, maht Ja temperatuuri. Need parameetrid on omavahel seotud olekuvõrrandiga (Mendelejevi-Clapeyroni võrrand).
Termodünaamiline protsess(või lihtsalt protsessi) on gaasi oleku muutus aja jooksul. Termodünaamilise protsessi käigus muutuvad makroskoopiliste parameetrite väärtused - rõhk, maht ja temperatuur.
Erilist huvi pakuvad isoprotsessid- termodünaamilised protsessid, mille puhul ühe makroskoopilise parameetri väärtus jääb muutumatuks. Kõiki kolme parameetrit kordamööda fikseerides saame kolme tüüpi isoprotsesse.
1. Isotermiline protsess töötab konstantsel gaasitemperatuuril: .
2. Isobaarne protsess töötab konstantsel gaasirõhul: .
3. Isokooriline protsess tekib konstantse gaasimahu juures: .
Isoprotsesse kirjeldatakse väga lihtsad seadused Boyle – Mariotte, Gay-Lussac ja Charles. Liigume edasi nende uurimise juurde.
Isotermiline protsess
Laske ideaalsel gaasil läbida temperatuuril isotermiline protsess. Protsessi käigus muutub ainult gaasi rõhk ja selle maht.
Vaatleme gaasi kahte suvalist olekut: ühes neist on makroskoopiliste parameetrite väärtused võrdsed ja teises - . Need väärtused on seotud Mendelejevi-Clapeyroni võrrandiga:
Nagu me algusest peale ütlesime, eeldatakse, et mass ja molaarmass on konstantsed.
Seetõttu on kirjutatud võrrandite paremad küljed võrdsed. Seetõttu on ka vasakpoolsed küljed võrdsed:
(1)
Kuna gaasi kaks olekut valiti meelevaldselt, võime järeldada, et Isotermilise protsessi käigus jääb gaasi rõhu ja selle mahu korrutis konstantseks:
(2)
Seda väidet nimetatakse Boyle-Mariotte seadus.
Olles kirjutanud Boyle-Mariotte'i seaduse kujul
(3)
Võite anda ka selle koostise: isotermilise protsessi korral on gaasi rõhk pöördvõrdeline selle mahuga. Kui näiteks gaasi isotermilise paisumise käigus suureneb selle maht kolm korda, siis gaasi rõhk väheneb kolm korda.
Kuidas seletada rõhu ja mahu pöördvõrdelist seost füüsikalisest vaatenurgast? Konstantsel temperatuuril jääb gaasimolekulide keskmine kineetiline energia muutumatuks, st lihtsalt öeldes ei muutu molekulide mõjujõud anuma seintele. Mahu kasvades molekulide kontsentratsioon väheneb ja vastavalt väheneb ka molekulide löökide arv ajaühikus seina pindalaühiku kohta – gaasi rõhk langeb. Vastupidi, ruumala vähenedes suureneb molekulide kontsentratsioon, nende mõjud esinevad sagedamini ja gaasi rõhk tõuseb.
Isotermilise protsessi graafikud
Üldiselt on termodünaamiliste protsesside graafikud tavaliselt kujutatud järgmistes koordinaatsüsteemides:
-skeem: abstsisstelg, ordinaattelg;
-skeem: abstsisstelg, ordinaattelg.
Isotermilise protsessi graafikut nimetatakse isoterm.
Isoterm -diagrammil on pöördvõrdelise seose graafik.
Selline graafik on hüperbool (pidage meeles algebrat - funktsiooni graafik). Hüperbooli isoterm on näidatud joonisel fig. 1 .
Riis. 1. Isoterm -diagrammil
Iga isoterm vastab kindlale fikseeritud temperatuuri väärtusele. Selgub, et mida kõrgem on temperatuur, seda kõrgemal asub vastav isoterm -diagramm.
Tegelikult vaatleme kahte isotermilist protsessi, mida teostab sama gaas (joonis 2). Esimene protsess toimub temperatuuril, teine - temperatuuril.
Riis. 2. Mida kõrgem on temperatuur, seda suurem on isoterm
Kinnitame teatud mahu väärtuse. Esimesel isotermil vastab see rõhule, teisel - class="tex" alt="p_2 > p_1"> . Но при фиксированном объёме давление тем больше, чем выше температура (молекулы начинают сильнее бить по стенкам). Значит, class="tex" alt="T_2 > T_1"> .!}
Ülejäänud kahes koordinaatsüsteemis näeb isoterm välja väga lihtne: see on teljega risti asetsev sirgjoon (joonis 3):
Riis. 3. Isotermid peal ja -skeemidel
Isobaarne protsess
Tuletagem veel kord meelde, et isobaarne protsess on protsess, mis toimub pideva rõhu all. Isobaarse protsessi käigus muutub ainult gaasi maht ja selle temperatuur.
Tüüpiline näide isobaarilisest protsessist: gaas asub massiivse kolvi all, mis võib vabalt liikuda. Kui kolvi mass ja kolvi ristlõige on , siis on gaasirõhk kogu aeg konstantne ja võrdne
kus on atmosfäärirõhk.
Laske ideaalsel gaasil läbida rõhu all isobaarne protsess. Vaatleme uuesti gaasi kaht suvalist olekut; seekord on makroskoopiliste parameetrite väärtused võrdsed ja .
Kirjutame üles olekuvõrrandid:
Jagades need üksteisega, saame:
Põhimõtteliselt võiks sellest juba piisata, aga läheme veidi kaugemale. Kirjutame saadud seose ümber nii, et ühes osas ilmuvad ainult esimese oleku parameetrid ja teises osas - ainult teise oleku parameetrid (teisisõnu “jagame indeksid” laiali erinevad osad):
(4)
Ja siit nüüd - olekute valiku suva tõttu! - saame Gay-Lussaci seadus:
(5)
Teisisõnu, konstantsel gaasirõhul on selle maht otseselt võrdeline temperatuuriga:
(6)
Miks maht suureneb temperatuuri tõustes? Temperatuuri tõustes hakkavad molekulid tugevamini lööma ja tõstavad kolvi üles. Samal ajal langeb molekulide kontsentratsioon, löögid muutuvad harvemaks, nii et lõpuks jääb rõhk samaks.
Isobaarsete protsesside graafikud
Isobaarse protsessi graafikut nimetatakse isobar. Diagrammil on isobar sirgjoon (joonis 4):
Riis. 4. Isobar -diagrammil
Punktiirjoon graafikul tähendab, et reaalse gaasi korral on piisavalt madalad temperatuurid ideaalne gaasimudel (ja koos sellega Gay-Lussaci seadus) lakkab töötamast. Tegelikult liiguvad gaasiosakesed temperatuuri langedes üha aeglasemalt ja molekulidevahelise vastasmõju jõud mõjutavad nende liikumist üha enam (analoogia: aeglast palli on lihtsam püüda kui kiiret). Noh, väga madalatel temperatuuridel muutuvad gaasid täielikult vedelikeks.
Nüüd mõistame, kuidas isobaari asend muutub rõhu muutumisel. Selgub, et mida kõrgem on rõhk, seda madalamale isobaar läheb -diagramm.
Selle kontrollimiseks kaaluge kahte isobaari rõhuga ja (joonis 5):
Riis. 5. Mida madalam on isobaar, seda suurem on rõhk
Fikseerime teatud temperatuuri väärtuse. Me näeme seda. Kuid fikseeritud temperatuuril, mida suurem on rõhk, seda väiksem on maht (Boyle'i-Mariotte seadus!).
Seetõttu class="tex" alt="p_2 > p_1"> .!}
Ülejäänud kahes koordinaatsüsteemis on isoriba teljega risti asetsev sirgjoon (joonis 6):
Riis. 6. Isobars on ja -diagrammid
Isokooriline protsess
Isohooriline protsess, meenutamine, on protsess, mis toimub konstantsel helitugevusel. Isohoorses protsessis muutuvad ainult gaasi rõhk ja selle temperatuur.
Isohoorilist protsessi on väga lihtne ette kujutada: see on protsess, mis toimub kindla mahuga jäigas anumas (või kolvi all olevas silindris, kui kolb on fikseeritud).
Laske ideaalsel gaasil läbida isohooriline protsess anumas, mille maht on . Jällegi kaaluge kahte suvalist gaasi olekut parameetritega ja . Meil on:
Jagage need võrrandid üksteisega:
Nagu Gay-Lussaci seaduse tuletamisel, "jagame" indeksid erinevateks osadeks:
(7)
Seoses olekute valiku meelevaldsusega jõuame selleni Charlesi seadus:
(8)
Teisisõnu, konstantse gaasimahu korral on selle rõhk otseselt võrdeline temperatuuriga:
(9)
Fikseeritud ruumalaga gaasi rõhu tõus kuumutamisel on füüsikalisest seisukohast täiesti ilmne asi. Saate seda ise hõlpsasti selgitada.
Isohoorilise protsessi graafikud
Isohoorilise protsessi graafikut nimetatakse isokoor. Diagrammil on isokoor sirgjoon (joonis 7):
Riis. 7. Isochore -diagrammil
Punktiirjoone tähendus on sama: ideaalse gaasi mudeli ebapiisavus madalatel temperatuuridel.
Riis. 8. Mida madalam on isokoor, seda suurem on helitugevus
Tõestus on sarnane eelmisele. Me fikseerime temperatuuri ja näeme seda. Kuid fikseeritud temperatuuril, mida madalam on rõhk, seda suurem on maht (jällegi Boyle'i-Mariotte'i seadus). Seetõttu class="tex" alt="V_2 > V_1"> .!}
Ülejäänud kahes koordinaatsüsteemis on isokoor sirgjoon, mis on teljega risti (joonis 9):
Riis. 9. Isokoorid ja -skeemidel
Boyle'i seadused - Mariotte'i, Gay-Lussaci ja Charlesi seadusi nimetatakse ka gaasiseadused.
Gaasiseadused tuletasime Mendelejevi-Clapeyroni võrrandist. Kuid ajalooliselt oli kõik vastupidi: gaasiseadused kehtestati eksperimentaalselt ja palju varem. Edaspidi ilmus olekuvõrrand nende üldistusena.
Ideaalsed gaasi isoprotsessid– protsessid, mille puhul üks parameetritest jääb muutumatuks.
1. Isokooriline protsess . Charlesi seadus. V = konst.
Isokooriline protsess nimetatakse protsessiks, mis toimub siis, kui konstantne maht V. Gaasi käitumine selles isohoorises protsessis järgib Charlesi seadus :
Konstantse ruumala ja gaasimassi ning selle molaarmassi konstantsete väärtuste korral jääb gaasi rõhu ja absoluutse temperatuuri suhe konstantseks: P/T= konst.
Isohoorilise protsessi graafik peal PV- nimetatakse diagrammi isokoor . Kasulik on teada isohoorilise protsessi graafikut RT- Ja VT-skeemid (joon. 1.6). Isokoori võrrand:
Kui P 0 on rõhk temperatuuril 0 °C, siis α on gaasirõhu temperatuurikoefitsient, mis on võrdne 1/273 kraadi -1. Graafik sellisest sõltuvusest Рt-diagramm on joonisel 1.7 näidatud kujul.
Riis. 1.7
2. Isobaarne protsess. Gay-Lussaci seadus. R= konst.
Isobaarne protsess on protsess, mis toimub konstantsel rõhul P . Gaasi käitumine isobaarses protsessis järgib Gay-Lussaci seadus:
Konstantsel rõhul ja gaasi massi ja selle molaarmassi konstantsetel väärtustel jääb gaasi ruumala ja absoluutse temperatuuri suhe muutumatuks: V/T= konst.
Isobaarse protsessi graafik on VT- nimetatakse diagrammi isobar . Kasulik on teada isobaarilise protsessi graafikuid PV- Ja RT-skeemid (joon. 1.8).
Riis. 1.8
Isobari võrrand:
kus α = 1/273 kraadi -1 - mahupaisumise temperatuuritegur. Graafik sellisest sõltuvusest Vt diagramm on joonisel 1.9 näidatud kujul.
Riis. 1.9
3. Isotermiline protsess. Boyle-Mariotte seadus. T= konst.
Isotermiline protsess on protsess, mis toimub siis, kui püsiv temperatuur T.
Ideaalse gaasi käitumine isotermilise protsessi ajal järgib Boyle-Mariotte seadus:
Konstantsel temperatuuril ning gaasi massi ja selle molaarmassi konstantsetel väärtustel jääb gaasi mahu ja rõhu korrutis konstantseks: PV= konst.
Isotermilise protsessi graafik peal PV- nimetatakse diagrammi isoterm . Kasulik on teada isotermilise protsessi graafikuid VT- Ja RT-skeemid (joon. 1.10).
Riis. 1.10
Isotermi võrrand:
(1.4.5) |
4. Adiabaatiline protsess(isentroopiline):
Adiabaatiline protsess on termodünaamiline protsess, mis toimub ilma soojusvahetuseta keskkonnaga.
5. Polütroopne protsess. Protsess, mille käigus gaasi soojusmahtuvus jääb konstantseks. Polütroopne protsess on kõigi ülaltoodud protsesside üldine juhtum.
6. Avogadro seadus. Samade rõhkude ja samade temperatuuride juures sisaldavad võrdsed kogused erinevaid ideaalseid gaase sama number molekulid. Ühes kaubanduskeskuses erinevaid aineid sisaldab N A=6,02·10 23 molekulid (Avogadro arv).
7. Daltoni seadus. Ideaalsete gaaside segu rõhk võrdub selles sisalduvate gaaside osarõhkude P summaga:
(1.4.6) |
Osarõhk Pn on rõhk, mida antud gaas avaldaks, kui see üksi hõivaks kogu ruumala.
Kell , gaasisegu rõhk.
Ideaalse gaasi seadus.
Eksperimentaalne:
Gaasi peamised parameetrid on temperatuur, rõhk ja maht. Gaasi maht sõltub oluliselt gaasi rõhust ja temperatuurist. Seetõttu on vaja leida seos gaasi mahu, rõhu ja temperatuuri vahel. Seda suhet nimetatakse olekuvõrrand.
Eksperimentaalselt avastati, et antud kogus gaasi puhul kehtib hea ligikaudselt järgmine seos: konstantsel temperatuuril on gaasi maht pöördvõrdeline sellele avaldatava rõhuga (joonis 1):
V~1/P , at T=konst.
Näiteks kui gaasile mõjuv rõhk kahekordistub, väheneb ruumala pooleni oma esialgsest mahust. Seda suhet tuntakse kui Boyle'i seadus (1627-1691) - Mariotte (1620-1684), selle saab kirjutada nii:
See tähendab, et kui üks kogustest muutub, muutub ka teine ja seda nii, et nende korrutis jääb konstantseks.
Mahu sõltuvuse temperatuurist (joonis 2) avastas J. Gay-Lussac. Ta avastas selle konstantsel rõhul on antud koguse gaasi maht otseselt võrdeline temperatuuriga:
V~T, at Р =konst.
Selle sõltuvuse graafik läbib koordinaatide alguspunkti ja vastavalt muutub 0K juures selle maht nulliks, millel pole ilmselgelt füüsilist tähendust. See on viinud oletuseni, et -273 0 C on minimaalne saavutatav temperatuur.
Kolmas gaasiseadus, tuntud kui Charlesi seadus nime saanud Jacques Charlesi (1746-1823) järgi. See seadus ütleb: konstantse mahu korral on gaasirõhk otseselt võrdeline absoluutse temperatuuriga (joonis 3):
P ~T, at V = konst.
Hästi kuulus näide Selle seaduse mõju on aerosoolpurk, mis plahvatab tulekahjus. See on tingitud järsk tõus temperatuur konstantsel mahul.
Need kolm seadust on eksperimentaalsed, täites reaalsetes gaasides hästi ainult seni, kuni rõhk ja tihedus ei ole väga kõrged ning temperatuur ei ole gaasi kondenseerumistemperatuurile liiga lähedane, mistõttu sõna "seadus" ei sobi eriti need gaaside omadused, kuid see on muutunud üldtunnustatud.
Boyle-Mariotte'i, Charlesi ja Gay-Lussaci gaasiseadused saab ühendada üheks üldisemaks ruumala, rõhu ja temperatuuri vaheliseks suhteks, mis kehtib teatud gaasikoguse kohta:
See näitab, et kui üks suurustest P, V või T muutub, muutuvad ka ülejäänud kaks suurust. See avaldis muutub nendeks kolmeks seaduseks, kui üks väärtus võetakse konstantseks.
Nüüd tuleks arvestada veel ühe kogusega, mida seni pidasime konstantseks – selle gaasi kogusega. Eksperimentaalselt on kinnitatud, et: konstantsel temperatuuril ja rõhul suureneb gaasi suletud ruumala otseses proportsioonis selle gaasi massiga:
See sõltuvus ühendab kõik peamised gaasikogused. Kui sisestame sellesse proportsionaalsusesse proportsionaalsuskoefitsiendi, saame võrdsuse. Kuid katsed näitavad, et see koefitsient on erinevates gaasides erinev, mistõttu massi m asemel võetakse kasutusele aine kogus n (moolide arv).
Selle tulemusena saame:
Kus n on moolide arv ja R on proportsionaalsuskoefitsient. Suurust R nimetatakse universaalne gaasikonstant. Seni on selle väärtuse kõige täpsem väärtus:
R = 8,31441 ± 0,00026 J/mol
Võrdsust (1) nimetatakse ideaalse gaasi olekuvõrrand või ideaalse gaasi seadus.
Avogadro number; Ideaalse gaasi seadus molekulaarne tase:
See, et konstandil R on kõigi gaaside puhul sama väärtus, peegeldab suurepäraselt looduse lihtsust. Seda mõistis esmakordselt, ehkki veidi erineval kujul, itaallane Amedeo Avogadro (1776-1856). Ta tegi selle eksperimentaalselt kindlaks Võrdsed kogused gaasi samal rõhul ja temperatuuril sisaldavad sama palju molekule. Esiteks: võrrandist (1) on selge, et kui erinevad gaasid sisaldavad võrdse arvu mooli, neil on sama rõhk ja temperatuur, siis eeldusel, et R on konstantne, on neil võrdsed mahud. Teiseks: molekulide arv ühes moolis on kõigi gaaside puhul sama, mis tuleneb otseselt mooli definitsioonist. Seetõttu võime öelda, et R väärtus on kõigi gaaside puhul konstantne.
Molekulide arvu ühes moolis nimetatakse Avogadro numberN A. Nüüdseks on kindlaks tehtud, et Avogadro arv on võrdne:
N A = (6,022045 ± 0,000031) 10-23 mol-1
Kuna gaasimolekulide koguarv N on võrdne molekulide arvuga ühes moolis korrutatuna moolide arvuga (N = nN A), saab ideaalse gaasi seaduse ümber kirjutada järgmiselt:
Kus kutsutakse k Boltzmanni konstant ja sellel on sama väärtus:
k = R/N A = (1,380662 ± 0,000044) 10-23 J/K
Kompressoriseadmete kataloog
Prantsuse füüsik Charles avastas (1787. aastal) seaduse, mis väljendab gaasirõhu muutumise sõltuvust temperatuurist konstantse ruumala juures.
Kogemused näitavad, et kui gaasi kuumutada konstantsel mahul, suureneb gaasi rõhk. Skalaarset suurust, mida mõõdetakse gaasi ühikulise rõhu muutusega 0 0 C juures selle temperatuuri muutusest 1 0 C võrra, nimetatakse termilise rõhu koefitsiendiks γ.
Definitsiooni järgi termilise rõhu koefitsient?
kus p 0 on gaasi rõhk juures 0°C, lk- gaasirõhk pärast kuumutamist kuni t°. Teeme järgmise katse (joon. 13, a). Asetage anum A vette, kus on avatud kraanid 1 ja 2. Kui anum:: ja selles olev õhk jahtub 0°C, sulgege klapp 2. Õhu algseisund anumas: t° = 0°C, p 0 = 1 at. Ilma õhu mahtu muutmata asetame anuma sisse kuum vesi. Anumas olev õhk soojeneb, selle rõhk tõuseb temperatuuril t° 1 = 40°C see muutub p 1 = 1,15 at. Soojusrõhu koefitsient
Täpsemate katsete abil, olles määranud erinevate gaaside termilise rõhu koefitsiendi, avastas Charles, et konstantse mahu juures on kõigil gaasidel sama termilise rõhu koefitsient
Soojusrõhu koefitsiendi valemist
Me asendame t° = T-273°. Siis
Asendamise saame
seega, р = р 0 γТ.
Kui gaasirõhk temperatuuril T 1 on tähistatud p 1 ja temperatuuril T 2 - p 2, See р 1 = γр 0 Т 1 Ja р 2 = γр 0 Т 2. Survete võrdlemisel saame Charlesi seaduse valemi:
Konstantse ruumala gaasi teatud massi korral muutub gaasirõhk otseses proportsioonis gaasi absoluutse temperatuuri muutusega. See on Charlesi seaduse sõnastus. Gaasi oleku muutmise protsessi konstantsel ruumalal nimetatakse isohooriline. Charlesi seaduse valem on gaasi isohoorilise oleku võrrand. Mida kõrgem on gaasi temperatuur, seda suurem on molekulide keskmine kineetiline energia ja seega ka nende kiirus. Sellega seoses suureneb molekulide mõjude arv anuma seintele, st rõhk. Joonisel fig. 13, b näitab Charlesi seaduse graafikut.
Kombineeritud gaasiseadus on valem, mis ühendab ideaalse gaasi põhiparameetrid ja võimaldab arvutada tundmatuid juhtudel, kui on antud viis muud suurust.
Ideaalne gaas
Ideaalne gaas on matemaatiline mudel teatud eeldustega, mis võimaldab piisava täpsusega uurida gaasiliste ainete omadusi. Ideaalse gaasi mudelis kasutatud eeldused hõlmavad järgmist:
- molekulide suuruse tähelepanuta jätmine;
- molekulaarseid vastastikmõjusid ei võeta arvesse;
- aatomite ja molekulide kokkupõrge on absoluutselt elastne;
- gaas on termodünaamilises tasakaalus.
Tänu nendele eeldustele uurisid teadlased gaasiliste ainete põhiomadusi ja tuletasid põhiseadused, millele kõik gaasid järgivad. Kombineeritud seadus ühendab kõik allpool loetletud sõltuvused.
Gaasiseadused
Igasugust gaasilist ainet iseloomustavad kolm lihtsat parameetrit: maht, rõhk ja temperatuur. Gaasi puhul on hea see, et see täidab kogu saadaoleva ruumala või seda saab kokku suruda minimaalse mahuni, muutudes mõnikord vedelaks. Gaasi saab kokku suruda kahel viisil:
- konstantsel rõhul vähendage temperatuuri;
- konstantsel temperatuuril suurendage rõhku.
Need kaks lihtsat formulatsiooni peegeldavad kahte hästi tuntud gaasiseadust: isobaar ja isoterm. Isobaarses protsessis põhjustab temperatuuri muutus otseselt proportsionaalset mahu muutust. Pidage meeles vedelat lämmastikku: see võtab minimaalselt ruumi, samas kui selle temperatuur on 63,29 K, mis vastab -209. Kui lämmastiku temperatuur tõsta 20 kraadini Celsiuse järgi, muutub 1 liiter vedelat lämmastikku 700 liitriks gaasiks. Temperatuuri tõustes suureneb helitugevus ja vastupidi. Need muutused on tingitud asjaolust, et gaasi mahu ja temperatuuri suhe jääb staatiliseks.
Isotermilise protsessi käigus temperatuur ei muutu ja gaasi kokkusurumiseks tuleb rõhku tõsta. Seda protsessi on lihtsam mõista, kuna gaasi pigistamisega vähendame selle mahtu, nii nagu pinnase või lume tihendamine võimaldab seda tihedamalt ja väiksema mahuga laduda. Selles isotermilises protsessis põhjustab rõhu muutus pöördvõrdelise ruumala muutuse. Rohkem survet, vähem helitugevust ja vastupidi. See dünaamika on tingitud asjaolust, et rõhu ja mahu korrutis on alati konstantne väärtus.
Kui gaasi maht ei muutu, nimetatakse protsessi isohooriliseks ja selles protsessis kuvatakse seos rõhu ja temperatuuri vahel. Seaduse järgi põhjustab ühe parameetri muutumine otseselt proportsionaalse muutuse teises. See tähendab, et rõhu tõus anumas põhjustab seal sisalduva gaasi temperatuuri tõusu. Ka vastupidine on tõsi.
Kombineeritud õigus
Kõik need seadused alluvad üldisele sõnastusele: kui üks parameeter on konstantne, on ka ülejäänud kahe suhe konstantne. Üldistades need seadused dünaamikas, saame kombineeritud gaasiseaduse, mida kirjeldatakse valemiga:
P1 × V1/T1 = P2 × V2/T2,
kus P1, V1 ja T1 on vastavalt algrõhk, maht ja temperatuur ning P2, V2 ja T2 on lõplikud.
Selle valemi abil on gaasikütte või kompressiooni ajal parameetrite dünaamikat lihtne määrata.
Meie programm võimaldab teil arvutada ideaalsete gaasiparameetrite suhte nende muutumisel. Kalkulaatori kasutamiseks tuleb määrata viis teadaolevat suurust, mille järel programm määrab viimase tundmatu. Vaatame väikest näidet.
Näide kalkulaatori kasutamisest
Kujutagem ette 15-liitrist gaasiballooni rõhul 120 kPa ja temperatuuril –20 kraadi Celsiuse järgi. Määrame gaasi temperatuuri, kui balloon asendatakse 10-liitrise ja 150 kPa rõhuga anumaga. Esmapilgul on meil kõik parameetrid, kuid sees gaasiseadused Temperatuur tuleb näidata kelvinites, mitte kraadides. Temperatuuri teisendamiseks süsteemiks C piisab, kui lisada väärtusele väärtus 273. Saame, et gaasi temperatuur on 253 K. Nüüd sisestame andmed vastavatesse lahtritesse ja vaatame tulemust: lõpptemperatuur on praegu 210 K ehk –63 kraadi Celsiuse järgi. On ilmne, et gaas allus ülaltoodud seadustele ja selle mahu vähenedes langes ka selle temperatuur.
Järeldus
Gaasiseadused on tõsine teema koolikursus füüsika, millest räägitakse põhjalikumalt ülikoolide esimesel õppeaastal. Kombineeritud gaasiseadus on esmapilgul lihtne, kuid parameetrite rohkus võib õpilase segadusse ajada ning proportsioonide tuletamine võib probleemi põrguks muuta. Arvutuste lihtsustamiseks kasutage meie veebikalkulaatorit, pidades meeles kõigi määratud parameetrite teisendamist SI-süsteemi.
- Kuidas mikrolaineahjus vorste küpsetada - lihtsad ja kiired retseptid Vorstid mikrolaineahjus, mitu minutit ilma veeta
- Kuidas mikrolaineahjus vorste küpsetada - lihtsad ja kiired retseptid Vorstid mikrolaineahjus, mitu minutit
- Kuidas kodus piimast jogurtit valmistada - retsept
- Õunasiidri äädika valmistamise viisid kodus