Sadržaj
- TL; DR (Predugo; nisam pročitao)
- Zakon o idealnom plinu
- Što ako plin nije idealan
- Kako se tlak razlikuje od temperature
Za razliku od molekula u tekućini ili kruti tvari, one u plinu mogu se slobodno kretati prostorom u kojem ih nalazite. Oni lete naokolo, povremeno se sudaraju jedni s drugima i sa zidovima spremnika. Skupni pritisak koji vrši na stijenke spremnika ovisi o količini energije koju imaju. Oni dobivaju energiju iz topline u svojoj okolini, tako da ako temperatura raste, povećava se i tlak. Zapravo su dvije količine povezane zakonom idealnog plina.
TL; DR (Predugo; nisam pročitao)
U krutom spremniku tlak plina izravno ovisi o temperaturi. Ako spremnik nije krut, i volumen i tlak variraju u zavisnosti od temperature prema zakonu idealnog plina.
Zakon o idealnom plinu
Izveden kroz razdoblje godina eksperimentalnim radom mnogih pojedinaca, zakon o idealnom plinu slijedi iz Boylesovog zakona i zakona Charlesa i Gay-Lussaca. Prva tvrdi da je pri određenoj temperaturi (T) tlak plina pomnožen s volumenom (V) koji zauzima stalna. Potonji nam govori da kada je masa plina (n) konstantna, volumen je izravno proporcionalan temperaturi. U svom konačnom obliku, zakon o idealnom plinu kaže:
PV = nRT, gdje je R konstanta koja se naziva idealna konstanta plina.
Ako masu plina i volumen spremnika održavate konstantnom, taj odnos govori o tome da tlak izravno varira od temperature. Ako biste graficirali različite vrijednosti temperature i tlaka, graf bi bio ravna linija s pozitivnim nagibom.
Što ako plin nije idealan
Idealan plin je onaj u kojem se pretpostavlja da su čestice savršeno elastične i ne privlače se i ne odbijaju jedna drugu. Štoviše, pretpostavlja se da same čestice plina nemaju volumen. Iako niti jedan pravi plin ne ispunjava ove uvjete, mnogi se dovoljno približe da omoguće primjenu ovog odnosa. Međutim, morate uzeti u obzir čimbenike iz stvarnog svijeta kada tlak ili masa plina postanu vrlo visoki ili volumen i temperatura postanu vrlo niski. Za većinu primjena na sobnoj temperaturi, idealni zakon o plinu daje dovoljno dobru aproksimaciju ponašanja većine plinova.
Kako se tlak razlikuje od temperature
Sve dok su volumen i masa plina konstantni, odnos tlaka i temperature postaje P = KT, gdje je K konstanta izvedena iz volumena, broja mola plina i konstante idealnog plina. Ako stavite plin koji ispunjava idealne uvjete za plin u spremnik s krutim zidovima, tako da se volumen ne može mijenjati, zapečati spremnik i izmjerite pritisak na stijenkama spremnika, vidjet ćete da se smanjuje kako snižavate temperaturu. Budući da je ova veza linearna, samo su vam potrebna dva očitanja temperature i tlaka da biste nacrtali liniju iz koje možete ekstrapolirati tlak plina na bilo kojoj temperaturi.
Taj se linearni odnos raspada pri vrlo niskim temperaturama kada nesavršena elastičnost molekula plina postane dovoljno važna da utječe na rezultate, ali tlak će se i dalje smanjivati kako snižavate temperaturu. Odnos će također biti nelinearan ako su molekule plina dovoljno velike da onemogućavaju klasificiranje plina kao idealnog.