Ποια είναι η σχέση μεταξύ θερμοκρασίας και πίεσης ενός αερίου;
p₁/t₁ =p₂/t₂
όπου:
* p₁ είναι η αρχική πίεση
* t₁ είναι η αρχική θερμοκρασία (στο Kelvin)
* p₂ είναι η τελική πίεση
* t₂ είναι η τελική θερμοκρασία (στο Kelvin)
Επεξήγηση:
* Κινητική μοριακή θεωρία: Τα μόρια αερίου κινούνται συνεχώς και συγκρούονται μεταξύ τους και τα τοιχώματα του δοχείου τους. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο ταχύτερα κινούνται τα μόρια.
* Πίεση: Η πίεση προκαλείται από τη δύναμη που ασκείται από τα μόρια αερίου καθώς συγκρούονται με τα τοιχώματα των δοχείων. Περισσότερες συγκρούσεις ανά περιοχή μονάδας οδηγούν σε υψηλότερη πίεση.
* Άμεση αναλογικότητα: Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, τα μόρια κινούνται ταχύτερα και συγκρούονται με τους τοίχους συχνότερα και με μεγαλύτερη δύναμη, οδηγώντας σε αύξηση της πίεσης. Αντιστρόφως, η μείωση της θερμοκρασίας επιβραδύνει τα μόρια, μειώνοντας τη συχνότητα και τη δύναμη των συγκρούσεων, μειώνοντας έτσι την πίεση.
Σημαντικές σημειώσεις:
* Κλίμακα Kelvin: Η θερμοκρασία πρέπει να εκφράζεται στο Kelvin για να ισχύει ο νόμος αυτός.
* σταθερός όγκος: Ο νόμος ισχύει μόνο όταν ο όγκος του αερίου διατηρείται σταθερός. Εάν ο όγκος αλλάξει, η σχέση μεταξύ πίεσης και θερμοκρασίας γίνεται πιο περίπλοκη.
* Ιδανικό αέριο: Ο νόμος του Gay-Lussac βασίζεται στον ιδανικό νόμο περί αερίου, ο οποίος υποθέτει ότι τα μόρια αερίου έχουν αμελητέα όγκο και δεν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Ενώ αυτή είναι μια προσέγγιση, ισχύει για πολλά πραγματικά αέρια υπό κανονικές συνθήκες.
Παραδείγματα:
* Θέρμανση ενός σφραγισμένου δοχείου: Εάν θερμαίνετε ένα σφραγισμένο δοχείο αερίου, η πίεση μέσα στο δοχείο θα αυξηθεί.
* Ψύξη ενός μπαλονιού: Εάν δροσίσετε ένα μπαλόνι γεμάτο αέρα, η πίεση μέσα στο μπαλόνι θα μειωθεί, προκαλώντας τη συρρίκνωση του μπαλονιού.
Αυτή η σχέση μεταξύ θερμοκρασίας και πίεσης είναι θεμελιώδης σε διάφορες εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένης της πρόβλεψης του καιρού, του σχεδιασμού του κινητήρα και των βιομηχανικών διεργασιών.
