Innhold
- TL; DR (for lang; ikke lest)
- Den ideelle gassloven
- Hva om en gass ikke er ideell
- Hvordan trykk varierer med temperatur
I motsetning til molekyler i en væske eller et fast stoff, kan de i en gass bevege seg fritt i det rommet du begrenser dem til. De flyr rundt, kolliderer av og til med hverandre og med containerveggene. Det kollektive trykket de utøver på containerveggene avhenger av mengden energi de har. De henter energi fra varmen i omgivelsene, så hvis temperaturen går opp, gjør også trykket. Faktisk er de to mengdene relatert til den ideelle gassloven.
TL; DR (for lang; ikke lest)
I en stiv beholder varierer trykket som utøves av en gass direkte med temperaturen. Hvis beholderen ikke er stiv, varierer både volum og trykk med temperaturen i henhold til den ideelle gassloven.
Den ideelle gassloven
Avledet over en periode av år gjennom eksperimentelt arbeid fra en rekke individer, følger den ideelle gassloven fra Boyles lov og Charles og Gay-Lussac loven. Førstnevnte uttaler at ved en gitt temperatur (T) er trykket (P) til en gass multiplisert med volumet (V) den opptar en konstant. Det siste forteller oss at når massen til gassen (n) holdes konstant, er volumet direkte proporsjonalt med temperaturen. I sin endelige form sier den ideelle gassloven:
PV = nRT, hvor R er en konstant som kalles den ideelle gasskonstanten.
Hvis du holder massen på gassen og volumet på beholderen konstant, forteller dette forholdet deg at trykket varierer direkte med temperaturen. Hvis du skulle tegne forskjellige verdier av temperatur og trykk, ville grafen være en rett linje med en positiv helling.
Hva om en gass ikke er ideell
En ideell gass er en der partiklene antas å være perfekt elastiske og ikke tiltrekker eller avviser hverandre. Dessuten antas gasspartiklene ikke å ha noe volum. Selv om ingen ekte gass oppfyller disse betingelsene, kommer mange nær nok til at det er mulig å anvende dette forholdet. Du må imidlertid vurdere faktiske faktorer når trykket eller massen til gassen blir veldig høyt, eller volumet og temperaturen blir veldig lav. For de fleste anvendelser ved romtemperatur gir den ideelle gassloven en god nok tilnærming av oppførselen til de fleste gasser.
Hvordan trykk varierer med temperatur
Så lenge volumet og massen til gassen er konstant, blir forholdet mellom trykk og temperatur P = KT, hvor K er en konstant avledet fra volumet, antall mol gass og den ideelle gasskonstanten. Hvis du legger en gass som oppfyller ideelle gassforhold i en beholder med stive vegger slik at volumet ikke kan endres, forsegle beholderen og måle trykket på beholderveggene, vil du se at det synker når du senker temperaturen. Siden dette forholdet er lineært, trenger du bare to målinger av temperatur og trykk for å trekke en linje som du kan ekstrapolere trykket på gassen ved en gitt temperatur.
Dette lineære forholdet brytes sammen ved veldig lave temperaturer når den ufullkomne elastisiteten til gassmolekylene blir viktig nok til å påvirke resultatene, men trykket vil fortsatt avta når du senker temperaturen. Forholdet vil også være ikke-lineært hvis gassmolekylene er store nok til å utelukke å klassifisere gassen som ideell.