Was passiert mit dem Volumen eines Gases während der Kompression?

Die Kompression eines Gases löst Veränderungen seiner Eigenschaften aus.

Die Kompression eines Gases löst Veränderungen seiner Eigenschaften aus. Weil Sie es komprimieren, verringert sich das Volumen des Raumes, den das Gas einnimmt, aber viel mehr geschieht als dieses allein. Die Kompression verändert je nach Situation auch die Temperatur und den Druck des Gases. Sie können die Veränderungen verstehen, die mit einem wichtigen Gesetz in der Physik, dem idealen Gasgesetz, auftreten. Dieses Gesetz vereinfacht den realen Prozess etwas, aber es ist in einer Vielzahl von Situationen nützlich.

TL; DR (zu lang; nicht gelesen)

Während der Komprimierung wird die Lautstärke (V) eines Gases sinkt. Wenn dies geschieht, der Druck (P) des Gases erhöht sich, wenn die Anzahl der Mole (n) von Gas bleibt konstant. Wenn Sie den Druck konstant halten, reduzieren Sie die Temperatur (T) bewirkt auch, dass das Gas komprimiert wird.

Das ideale Gasgesetz ist die Schlüsselinformation, die benötigt wird, um Fragen bezüglich der Expansion oder Kompression eines Gases zu beantworten. Es sagt aus: PV = nRT. Die Quantität R ist die universelle Gaskonstante und hat den Wert R = 8,3145 J / mol K.

Das ideale Gasgesetz erklärt

Das ideale Gasgesetz erklärt, was mit einem vereinfachten Modell eines Gases in einer Reihe von Situationen passiert. Physiker bezeichnen ein Gas als "ideal", wenn die Moleküle, aus denen es zusammengesetzt ist, nicht miteinander interagieren, sondern sich wie kleine Kugeln abprallen. Dies erfasst nicht das genaue Bild, aber für die meisten Situationen, denen Sie begegnen, macht das Gesetz trotzdem gute Vorhersagen. Das ideale Gasgesetz vereinfacht eine ansonsten komplizierte Situation, so dass es leicht ist Vorhersagen darüber zu treffen, was passieren wird.

Das ideale Gasgesetz bezieht sich auf die Temperatur (T), die Anzahl der Mole des Gases (n), das Volumen des Gases (V) und der Druck des Gases (P) mit einer Konstante, die man die universelle Gaskonstante nennt (R = 8,3145 J / mol K). Das Gesetz besagt:

PV = nRT

TL; DR (zu lang; nicht gelesen)

Um dieses Gesetz zu verwenden, geben Sie die Temperaturen in Kelvin an, was einfach ist, weil 0 Grad C 273 K ist und ein zusätzlicher Grad nur die Temperatur in Kelvin um eins erhöht. Kelvin ist wie Celsius außer -273 Grad C ist der Ausgangspunkt von 0 K.

Sie mĂĽssen auch die Menge an Gas in Mol ausdrĂĽcken. Diese werden ĂĽblicherweise in der Chemie verwendet, und ein Mol ist die relative Atommasse des GasmolekĂĽls, jedoch in Gramm.

Ein ideales Gas komprimieren

Wenn Sie etwas komprimieren, verringert sich dessen Volumen. Wenn Sie also ein Gas komprimieren, nimmt sein Volumen ab. Die Neuordnung des idealen Gasgesetzes zeigt, wie sich dies auf andere Eigenschaften des Gases auswirkt:

V = nRT / P

Diese Gleichung ist immer wahr. Wenn Sie eine bestimmte Anzahl von Molen Gas komprimieren, und Sie tun dies in einem isothermen Prozess (einer, der bei der gleichen Temperatur bleibt), muss der Druck steigen, um das kleinere Volumen auf der linken Seite der Gleichung zu berĂĽcksichtigen. Ă„hnlich, wenn Sie ein Gas kĂĽhlen (reduzieren T) Bei einem festen Druck sinkt sein Volumen - es komprimiert sich.

Wenn Sie ein Gas komprimieren, ohne die Temperatur oder den Druck zu begrenzen, muss das Verhältnis von Temperatur zu Druck abnehmen. Wenn Sie jemals aufgefordert werden, so etwas auszuarbeiten, werden Sie wahrscheinlich mehr Informationen erhalten, um den Prozess zu vereinfachen.

Ă„ndern des Drucks eines idealen Gases

Das ideale Gasgesetz enthüllt, was passiert, wenn man den Druck eines idealen Gases auf die gleiche Weise ändert wie das Gesetz für das Volumen. Die Verwendung eines anderen Ansatzes zeigt jedoch, wie das ideale Gasgesetz verwendet werden kann, um unbekannte Mengen zu finden. Neuordnung des Gesetzes gibt:

PV / T = nR

Hier, R ist eine Konstante und wenn die Menge an Gas gleich bleibt, so ist es n. Mit Indizes bezeichnen Sie Startdruck, Volumen und Temperatur ich und die letzten f. Wenn der Prozess beendet ist, sind der neue Druck, das Volumen und die Temperatur immer noch wie oben beschrieben. So können Sie schreiben:

Pich Vich / Tich = nR = Pf Vf / Tf

Das heisst:

Pich Vich / Tich = Pf Vf / Tf

Diese Beziehung ist in vielen Situationen nützlich. Wenn Sie den Druck ändern, aber mit einer festen Lautstärke, dann Vich und Vf sind die gleichen, so dass sie abbrechen, und du bist übrig geblieben mit:

Pich / Tich = Pf / Tf

Was bedeutet:

Pf / Pich = Tf / Tich

Wenn also der Enddruck doppelt so groß ist wie der Anfangsdruck, muss die Endtemperatur doppelt so groß sein wie die Anfangstemperatur. Erhöhen des Drucks erhöht die Temperatur des Gases.

Wenn Sie die Temperatur gleich halten, aber den Druck erhöhen, werden stattdessen die Temperaturen gelöscht, und Sie bleiben stehen:

Pich Vich = Pf Vf

Welche Sie neu anordnen können:

Pich / Pf = Vf / Vich

Dies zeigt, wie sich die Änderung des Drucks auf eine bestimmte Gasmenge in einem isothermen Prozess ohne Volumenbeschränkungen auswirkt. Wenn Sie den Druck erhöhen, verringert sich die Lautstärke und wenn Sie den Druck verringern, erhöht sich die Lautstärke.

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