Indhold
- TL; DR (for lang; læste ikke)
- Den ideelle gaslov
- Hvad hvis en gas ikke er ideel
- Hvordan trykket varierer med temperaturen
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 containervæggene. Det kollektive tryk, de udøver på containervæggene, afhænger af den mængde energi, de har. De henter energi fra varmen i deres omgivelser, så hvis temperaturen stiger, gør trykket også det. Faktisk er de to mængder forbundet med den ideelle gaslov.
TL; DR (for lang; læste ikke)
I en stiv beholder varierer trykket, der udøves af en gas, direkte med temperaturen. Hvis beholderen ikke er stiv, varierer både volumen og tryk med temperaturen i henhold til den ideelle gaslov.
Den ideelle gaslov
Afledt over en periode af år gennem eksperimentelt arbejde fra et antal individer følger den ideelle gaslov fra Boyles-loven og Charles og Gay-Lussac-loven. Førstnævnte siger, at ved en given temperatur (T) er trykket (P) for en gas ganget med det volumen (V), den optager, en konstant. Sidstnævnte fortæller os, at når massen af gassen (n) holdes konstant, er volumenet direkte proportionalt med temperaturen. I sin endelige form siger den ideelle gaslov:
PV = nRT, hvor R er en konstant kaldet den ideelle gaskonstant.
Hvis du holder massen af gassen og beholderens volumen konstant, fortæller dette forhold, at trykket varierer direkte med temperaturen. Hvis du skulle tegne forskellige værdier for 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, hvor partiklerne antages at være perfekt elastiske og ikke tiltrækker eller frastøder hinanden. Derudover antages selve gaspartiklerne ikke at have nogen volumen. Selvom ingen reel gas opfylder disse betingelser, kommer mange tæt nok til at gøre det muligt at anvende dette forhold. Du skal dog overveje faktiske faktorer, når gasets tryk eller masse bliver meget højt, eller volumen og temperatur bliver meget lav. For de fleste anvendelser ved stuetemperatur giver den ideelle gaslov en tilstrækkelig tilnærmelse af adfærd for de fleste gasser.
Hvordan trykket varierer med temperaturen
Så længe gasens volumen og masse er konstant, bliver forholdet mellem tryk og temperatur P = KT, hvor K er en konstant afledt af volumen, antal mol gas og den ideelle gaskonstant. Hvis du lægger en gas, der opfylder de ideelle gasforhold, i en beholder med stive vægge, så volumen ikke kan ændres, forsegle beholderen og måle trykket på beholdervæggene, vil du se det falde, når du sænker temperaturen. Da dette forhold er lineært, har du bare brug for to målinger af temperatur og tryk for at tegne en linje, hvorfra du kan ekstrapolere trykket på gassen ved en given temperatur.
Dette lineære forhold bryder sammen ved meget lave temperaturer, når den ufuldkomne elasticitet af gasmolekylerne bliver vigtig nok til at påvirke resultaterne, men trykket vil stadig falde, når du sænker temperaturen. Forholdet vil også være ikke-lineært, hvis gasmolekylerne er store nok til at udelukke klassificering af gassen som ideel.