İçerik
- TL; DR (Çok Uzun; Okumadı)
- Hava Basıncı ve Hacmi: Boyles Yasası
- Hava Sıcaklığı ve Hacmi: Charles Kanunu
- Basınç, Sıcaklık ve Hacim: Kombine Gaz Kanunu
- İdeal Gaz Yasası
Bir tüplü dalıcı olduğunuzu hayal edin ve tankınızın hava kapasitesini hesaplamanız gerekir. Ya da belirli bir boyuta kadar bir balon patlattığınızı ve balonun içindeki basıncın nasıl olduğunu merak ettiğinizi hayal edin. Veya normal bir fırının ve ekmek kızartma makinesinin pişirme zamanlarını karşılaştırdığınızı varsayalım. Nereden başlıyorsun?
Bu soruların tümü havanın hacmiyle ve hava basıncı, sıcaklık ve hacim arasındaki ilişkiyle ilgilidir. Ve evet, onlar ilişkili! Neyse ki, bu ilişkilerle başa çıkmak için halihazırda çalışmakta olan çok sayıda bilimsel yasa var. Sadece onları nasıl uygulayacağınızı öğrenmelisiniz. Bu yasalara Gaz Kanunları diyoruz.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadı)
Gaz Kanunları şunlardır:
Boyle Kanunu: P1V1 = P2V2.
Charles Yasası: P1 ÷ T1 = P2 ÷ T2, T, Kelvin’de.
Kombine Gaz Kanunu: P1V1 ÷ T1 = P2V2 ÷ T2, T, Kelvin’de.
İdeal Gaz Yasası: PV = nRT, (SI birimlerinde ölçümler).
Hava Basıncı ve Hacmi: Boyles Yasası
Boyles Yasası bir gaz hacmi ve basıncı arasındaki ilişkiyi tanımlar. Şunu düşünün: Eğer havayla dolu bir kutu alıp boyutunun yarısına kadar bastırırsanız, hava molekülleri hareket etmek için daha az alana sahip olacak ve birbirlerine daha çok çarpacaklardır. Bu, hava moleküllerinin birbirleriyle ve kabın yanlarıyla çarpışması, hava basıncı oluşturan şeydir.
Boyles Yasası sıcaklığı dikkate almaz, sıcaklık sabit olmalıdır kullanmak için.
Boyle Kanunu Sabit bir sıcaklıkta, belirli bir gaz kütlesinin (veya miktarının) hacminin basınçla ters orantılı olduğunu belirtir.
Denklem biçiminde şu:
P1 x V1 = P2 x V2
nerede p1 ve V1 İlk hacim ve basınç ve P2 ve V2 Yeni hacim ve baskı.
Örnek: Hava basıncının 3000 psi (inç kare başına pound) ve tankın hacminin (veya "kapasite") 70 metre küp olduğu bir tüplü tank tasarladığınızı varsayalım. 3500 psi daha yüksek basınçlı bir tank yapmaya karar verirseniz, aynı miktarda hava doldurduğunuzu ve sıcaklığı aynı tuttuğunu varsayarsak, tankın hacmi ne olur?
Verilen değerleri Boyles Yasasına ekleyin:
3000 psi x 70 ft3 = 3500 psi x V2
Basitleştirin, ardından değişkeni bir taraftaki denklemi izole edin:
210.000 psi x ft3 = 3500 psi x V2
(210.000 psi x ft3 ÷ 3500 psi = V2
60 ft3 = V2
Yani tüplü tankınızın ikinci versiyonu 60 fit küp olacaktır.
Hava Sıcaklığı ve Hacmi: Charles Kanunu
Hacim ve sıcaklık arasındaki ilişkiden ne haber? Daha yüksek sıcaklıklar molekülleri hızlandırır, kablarının yanlarıyla daha sert ve daha çarpışır ve dışarı doğru iter. Charles Kanunu bu durum için matematik verir.
Charles Yasası Sabit bir basınçta, belirli bir kütle (miktar) gaz hacminin (mutlak) sıcaklığı ile doğru orantılı olduğunu belirtir.
Veya V1 ÷ T1 = V2 ÷ T2.
Charles Yasası için, basınç sabit tutulmalı ve sıcaklık Kelvin cinsinden ölçülmelidir.
Basınç, Sıcaklık ve Hacim: Kombine Gaz Kanunu
Şimdi, aynı problemde hep birlikte basınç, sıcaklık ve hacim varsa? Bunun için de bir kural var. Kombine Gaz Kanunu Boyles Yasası ve Charles Yasası'ndan bilgi alır ve basınç-sıcaklık-hacim ilişkisinin bir başka özelliğini tanımlamak için bunları birbirine bağlar.
Kombine Gaz Kanunu Belirli bir gaz miktarının, Kelvin sıcaklığının ve basıncının oranı ile orantılı olduğunu belirtir. Kulağa karmaşık geliyor ama denklemine bir bakın:
P1V1 ÷ T1 = P2V2 ÷ T2.
Yine, sıcaklık Kelvin cinsinden ölçülmelidir.
İdeal Gaz Yasası
Bir gazın bu özelliklerini ilişkilendiren son bir denklem, İdeal Gaz Yasası. Kanun aşağıdaki denklemde verilmiştir:
PV = nRT,
burada P = basınç, V = hacim, n = mol sayısı, R, Evrensel gaz sabitibu, 0.0821 L-atm / mol-K'ye eşittir ve T, Kelvin'deki sıcaklıktır. Tüm birimlerin doğru olması için, dönüştürmeniz gerekir. SI birimleriBilimsel topluluk içindeki standart ölçü birimleri. Hacim için, bu litre; basınç için, atm; ve sıcaklık için Kelvin (n, mol sayısı, zaten SI birimlerindedir).
Bu kanuna "İdeal" gaz kanunu denir, çünkü hesaplamaların kuralları izleyen gazlarla ilgili olduğu varsayılmaktadır. Aşırı sıcak veya soğuk gibi aşırı koşullar altında bazı gazlar İdeal Gaz Yasası'nın önerdiğinden farklı davranabilir, ancak genel olarak yasayı kullanan hesaplamalarınızın doğru olacağını varsaymak güvenlidir.
Şimdi, çeşitli koşullarda hava hacmini hesaplamanın birkaç yolunu biliyorsunuz.