I motsats till molekyler i en vätska eller fast ämne, kan de i en gas röra sig fritt i det utrymme där du begränsar dem. De flyger omkring, kolliderar ibland med varandra och med containerväggarna. Det kollektiva trycket de utövar på containerväggarna beror på hur mycket energi de har. De hämtar energi från värmen i omgivningen, så om temperaturen stiger, så gör trycket också. Faktum är att de två kvantiteterna är relaterade till den ideala gaslagen.
TL; DR (för lång; läste inte)
I en styv behållare varierar trycket som utövas av en gas direkt med temperatur. Om behållaren inte är styv, varierar både volym och tryck med temperaturen i enlighet med den ideala gaslagen.
The Ideal Gas Law
Härleds under en åratal genom experiment av ett antal individer , den ideala gaslagen följer av Boyle lag och Charles och Gay-Lussac lagen. Den förstnämnda säger att vid en given temperatur (T) är trycket (P) för en gas multiplicerad med volymen (V) den upptar en konstant. Det senare säger att när gasens (n) massa hålls konstant, är volymen direkt proportionell mot temperaturen. I sin slutliga form säger den ideala gaslagen:
PV \u003d nRT, där R är en konstant som kallas den ideala gaskonstanten.
Om du håller gasens massa och volymen av Containerkonstanten, detta förhållande säger att trycket varierar direkt med temperaturen. Om du ritade olika värden på temperatur och tryck skulle grafen vara en rak linje med en positiv lutning.
Vad händer om en gas inte är idealisk?
En ideal gas är en där partiklarna antas vara perfekt elastiska och inte attraherar eller stöter varandra. Dessutom antas gaspartiklarna själva inte ha någon volym. Även om ingen riktig gas uppfyller dessa villkor, kommer många tillräckligt nära för att göra det möjligt att tillämpa detta förhållande. Du måste dock ta hänsyn till faktiska faktorer när gasens tryck eller massa blir mycket hög eller volymen och temperaturen blir mycket låg. För de flesta tillämpningar vid rumstemperatur ger den ideala gaslagen en tillräcklig tillnärmning av beteendet hos de flesta gaser. Hur trycket varierar med temperaturen
Så länge gasens volym och massa är konstant, förhållandet mellan tryck och temperatur blir P \u003d KT, där K är en konstant härledd från volymen, antalet mol gas och den ideala gaskonstanten. Om du lägger en gas som uppfyller de ideala gasförhållandena i en behållare med styva väggar så att volymen inte kan förändras, försegla behållaren och mäta trycket på containerväggarna, kommer du att se den minska när du sänker temperaturen. Eftersom detta förhållande är linjärt behöver du bara två avläsningar av temperatur och tryck för att dra en linje från vilken du kan extrapolera gasens tryck vid en given temperatur.
Detta linjära förhållande bryts ned vid mycket låga temperaturer när den ofullkomliga elasticiteten hos gasmolekylerna blir tillräckligt viktig för att påverka resultaten, men trycket kommer fortfarande att minska när du sänker temperaturen. Förhållandet kommer också att vara olinjärt om gasmolekylerna är tillräckligt stora för att utesluta att klassificera gasen som idealisk.
