Sadržaj
- TL; DR (Predugo; nisam pročitao)
- Štednjaci i baloni pod pritiskom
- Toplina je energija
- Od plina do plazme
Tijekom razdoblja stoljeća i kroz više eksperimenata, fizičari i kemičari bili su u mogućnosti povezati ključne karakteristike plina, uključujući volumen koji zauzima (V) i tlak koji vrši u njegovom kućištu (P), i temperaturu (T). Zakon o idealnom plinu destilacija je njihovih eksperimentalnih nalaza. Kaže da je PV = nRT, gdje je n broj molova plina, a R je konstanta koja se naziva univerzalna plinska konstanta. Taj odnos pokazuje da, kada je pritisak konstantan, volumen raste s temperaturom, a kada je volumen konstantan, tlak raste s temperaturom. Ako nijedno nije fiksirano, obje se povećavaju s porastom temperature.
TL; DR (Predugo; nisam pročitao)
Kada zagrijavate plin, povećava se i njegov pritisak pare i volumen koji zauzima. Pojedinačne čestice plina postaju energetski i temperatura plina raste. Pri visokim temperaturama plin se pretvara u plazmu.
Štednjaci i baloni pod pritiskom
Štednjak pod pritiskom je primjer onoga što se događa kada zagrijavate plin (vodena para) u ograničenom volumenu. Kako temperatura raste, očitavanje na manometru raste s njom sve dok vodena para ne počne izlaziti kroz sigurnosni ventil. Ako tamo nije bilo sigurnosnog ventila, tlak bi se stalno povećavao i oštetio ili pokvario štednjak.
Kada povećate temperaturu plina u balonu, tlak se povećava, ali to služi samo za istezanje balona i za povećanje volumena. Kako temperatura i dalje raste, balon doseže svoju elastičnu granicu i više se ne može proširiti. Ako temperatura stalno raste, sve veći pritisak baca balon.
Toplina je energija
Plin je skup molekula i atoma s dovoljno energije za bijeg od sila koje ih spajaju u tekućem ili čvrstom stanju. Kad zatvorite plin u spremnik, čestice se sudaraju jedna s drugom i sa zidovima spremnika. Skupna sila sudara vrši pritisak na stijenke spremnika. Kada zagrijavate plin, dodajete energiju, koja povećava kinetičku energiju čestica i pritisak koji vrše na spremnik. ako kontejner ne bi bio tamo, dodatna energija natjerala bi ih da lete većim putanjama, povećavajući na taj način volumen koji zauzimaju.
Dodavanje toplinske energije ima i mikroskopski učinak na čestice koje čine plin, kao i na makroskopsko ponašanje plina u cjelini.Povećava se ne samo kinetička energija svake čestice, već i njezine unutarnje vibracije i brzine rotacije njenih elektrona. Oba efekta, u kombinaciji s povećanjem kinetičke energije, čine plin toplijim.
Od plina do plazme
Plin postaje sve energičniji i topliji kako temperatura raste dok u određenom trenutku ne postane plazma. To se događa pri temperaturama koje se javljaju na površini sunca, oko 6.000 stupnjeva Kelvina (10.340 stupnjeva Farenhajta). Visoka toplinska energija uklanja elektrone iz atoma u plinu, ostavljajući mješavinu neutralnih atoma, slobodnih elektrona i ioniziranih čestica koje stvaraju i reagiraju na elektro-magnetske sile. Zbog električnih naboja, čestice mogu teći zajedno kao da su tekućina, a također imaju tendenciju da se sakupljaju. Zbog ovog osebujnog ponašanja, mnogi znanstvenici smatraju da je plazma četvrto stanje materije.