Hvordan påvirker et fald i temperaturen trykket på en indkapslet gas?

I modsætning til molekyler i en væske eller et fast stof, kan de i en gas bevæge sig frit i det rum, hvor du begrænser dem. De flyver rundt, lejlighedsvis kolliderer med hinanden og med beholdervæggene. Det kollektive tryk, de udøver på beholdervæggene, afhænger af mængden af ​​energi, de har. De udleder energi fra varmen i deres omgivelser, så hvis temperaturen går op, det gør også trykket. Faktisk er de to mængder forbundet med den ideelle gaslov.

TL; DR (for lang tid, ikke læst)

I en stiv beholder varierer trykket fra en gas direkte med temperatur. Hvis beholderen ikke er stiv, varierer både volumen og tryk med temperatur i henhold til den ideelle gaslov.

Den ideelle gaslov

Udledt over en årrække gennem et eksperimentelt arbejde i en Antallet af individer, den ideelle gas lov følger af Boyle's lov og Charles og Gay-Lussac loven. Førstnævnte siger, at trykket (P) af en gas multipliceret med volumenet (V) ved en given temperatur (T) er en konstant. Sidstnævnte fortæller os, at når massen af ​​gassen (n) holdes konstant, er volumenet direkte proportional med temperaturen. I sin endelige form hedder den ideelle gaslov:

PV = nRT, hvor R er en konstant kaldet den ideelle gaskonstant.

Hvis du beholder gasens masse og mængden af beholderkonstanten, dette forhold fortæller dig, at trykket varierer direkte med temperaturen. Hvis du skulle tegne forskellige værdier af temperatur og tryk, ville grafen være en lige linje med en positiv hældning.

Hvad hvis en gas ikke er ideel?

En ideel gas er en i som partiklerne antages at være helt elastiske og ikke tiltrækker eller afstød hinanden. Desuden antages gaspartiklerne selv ikke at have noget volumen. Selv om ingen reel gas opfylder disse betingelser, kommer mange tæt nok til at gøre det muligt at anvende dette forhold. Du skal dog overveje virkelige faktorer, når trykket eller massen af ​​gassen bliver meget høj, eller volumen og temperatur bliver meget lave. For de fleste applikationer ved stuetemperatur giver den ideelle gaslov en god nok tilnærmelse af de fleste gassers adfærd.

Hvordan tryk varierer med temperatur

Så længe gasens volumen og masse er konstante, bliver forholdet mellem tryk og temperatur P = KT, hvor K er en konstant afledt af volumenet, antallet af mol gas og den ideelle gaskonstant. Hvis du sætter en gas, der opfylder ideelle gasforhold i en beholder med stive vægge, så volumenet ikke kan ændre sig, forsegle beholderen og måle trykket på beholdervæggene, vil du se det falde, da du sænker temperaturen. Da dette forhold er lineært, behøver du kun to målinger af temperatur og tryk for at tegne en linje, hvorfra du kan ekstrapolere trykket af gassen ved en given temperatur.

Dette lineære forhold brydes ned ved meget lave temperaturer, når Den ufuldkomne elasticitet af gasmolekylerne bliver vigtig nok til at påvirke resultaterne, men trykket vil stadig falde, da du sænker temperaturen. Forholdet vil også være ikke-lineært, hvis gasmolekylerne er store nok til at forhindre klassificering af gassen som ideel