Τι συμβαίνει με τα μόρια του παγιδευμένου αερίου όταν το ύψος του στο σωλήνα γίνεται μηδενικό;
το σενάριο
Ακούγεται σαν να περιγράφετε ένα σενάριο όπου ένα αέριο παγιδεύεται σε ένα σωλήνα και ο σωλήνας συμπιέζεται, προκαλώντας μείωση το ύψος της στήλης αερίου. Καθώς το ύψος πηγαίνει στο μηδέν, ο όγκος του αερίου πηγαίνει επίσης στο μηδέν.
Το πρόβλημα
Δεν μπορείτε πραγματικά να πάρετε το ύψος ενός αερίου στο μηδέν σε ένα σωλήνα. Εδώ είναι γιατί:
* Μοριακό μέγεθος: Τα μόρια αερίου έχουν ένα μικροσκοπικό αλλά πραγματικό μέγεθος. Ακόμα κι αν ο σωλήνας είναι πολύ λεπτός, δεν μπορείτε να συμπιέσετε το αέριο σε ένα σημείο όπου τα μόρια αγγίζουν κυριολεκτικά μεταξύ τους χωρίς χώρο μεταξύ τους.
* Κινητική ενέργεια: Τα μόρια αερίου είναι συνεχώς σε κίνηση. Συγκρούονται μεταξύ τους και τα τείχη του δοχείου. Αυτή η κινητική ενέργεια τους εμποδίζει να συμπιεστούν σε μια εντελώς στερεά κατάσταση.
Τι συμβαίνει
Καθώς συμπιέσετε το αέριο, αυτά τα πράγματα συμβαίνουν:
* Αυξημένη πίεση: Τα μόρια αναγκάζονται πιο κοντά, αυξάνοντας τον αριθμό των συγκρούσεων με τους τοίχους των εμπορευματοκιβωτίων. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα σημαντική αύξηση της πίεσης.
* Δημιουργία θερμότητας: Οι συγκρούσεις μεταξύ των μορίων παράγουν θερμότητα. Εάν η συμπίεση είναι γρήγορη, το αέριο μπορεί να γίνει πολύ ζεστό.
* Αλλαγή φάσης: Σε κάποιο σημείο, ανάλογα με τον τύπο αερίου και τις συνθήκες, το αέριο μπορεί να υποβληθεί σε αλλαγή φάσης. Για παράδειγμα, θα μπορούσε να συμπυκνωθεί σε ένα υγρό, ή ακόμα και να στερεοποιηθεί εάν η πίεση είναι αρκετά υψηλή.
το όριο
Το αέριο μπορεί να συμπιεστεί σε εξαιρετικά μικρό όγκο, αλλά ποτέ δεν θα φτάσει στο μηδενικό όγκο. Τελικά, η πίεση θα γίνει τόσο υψηλή ώστε πιθανότατα να σπάσει το δοχείο που κρατά το αέριο.
Βασικό σημείο
Η έννοια της συμπίεσης αερίου μας βοηθά να κατανοήσουμε πώς σχετίζονται η πίεση και ο όγκος (νόμος του Boyle). Ωστόσο, σε πραγματικές εφαρμογές, δεν μπορούμε πραγματικά να συμπιέσουμε ένα αέριο σε μηδενικό όγκο λόγω των θεμελιωδών ιδιοτήτων της ύλης.
