Home » Articole » RO » Știință » Fizica » Materia » Ecuația de stare (gazul ideal)

Ecuația de stare (gazul ideal)

postat în: Materia 0

Ecuația de stare (gazul ideal) (Credit NASA)

Gazele au proprietăți diferite pe care le putem observa cu simțurile noastre, inclusiv presiunea gazului p, temperatura T, masa m și volumul V care conține gazul. O observație științifică atentă a determinat faptul că aceste variabile sunt legate între ele, iar valorile acestor proprietăți determină starea gazului.

Dacă fixăm două dintre proprietăți, putem determina natura relației dintre celelalte două. Dacă presiunea și temperatura sunt menținute constante, volumul gazului depinde direct de masa sau cantitatea de gaz. Aceasta ne permite să definim o singură proprietate suplimentară numită densitatea de gaz r, care este raportul dintre masă și volum. Dacă masa și temperatura sunt menținute constante, se observă că produsul presiunii și volumului este aproape constant pentru un gaz real. Produsul dintre presiune și volum este exact o constantă pentru un gaz ideal. Această relație între presiune și volum se numește Legea lui Boyle în onoarea lui Robert Boyle, care a observat-o pentru prima dată în 1660. În cele din urmă, dacă masa și presiunea sunt menținute constante, volumul este direct proporțional cu temperatura pentru un gaz ideal. Această relație se numește Legea lui Charles și Gay-Lussac în onoarea celor doi oameni de știință francezi care au descoperit relația.

Legile gazului Boyle și Charles și Gay-Lussac pot fi combinate într-o singură ecuație de stare dată în roșu în centrul imaginii:

p * V / T = n * Rbar

unde * denotă multiplicarea și / denotă diviziunea. Pentru a ține cont de efectele masei, am definit constanta pentru a conține două părți: o constantă universală Rbar (pe figură, un R cu o bară trasată deasupra și masa gazului exprimată în molii n. Cu ajutorul algebrei, obținem forma mai cunoscută:

p * V = n * Rbar * T

Un grafic tridimensional al acestei ecuații este prezentat în stânga jos. Punctul de intersecție al oricăror două linii din grafic oferă o stare unică pentru gaz.

Inginerii utilizează o formă ușor diferită a ecuației de stare care este specializată pentru un anumit gaz. Dacă divizăm ambele părți ale ecuației generale prin masa gazului, volumul devine volumul specific, care este inversul densității gazului. De asemenea, definim o constantă nouă a gazului R, care este egală cu constantul gazului universal împărțit la masa pe mol de gaz. Valoarea noii constante depinde de tipul de gaz, spre deosebire de constanta gazului universal, care este aceeasi pentru toate gazele. Valoarea ecuației de stare pentru aer este dată pe diapozitiv ca .286 kiloJoule pe kilogram pe Kelvin. Ecuația de stare poate fi scrisă în ceea ce privește volumul specific sau în ceea ce privește densitatea aerului ca

p * v = R * T

p = r * R * T

Observați că ecuația de stare dată aici se aplică numai unui gaz ideal sau unui gaz real care se comportă ca un gaz ideal. Există, de fapt, multe forme diferite pentru ecuația de stare pentru diferite gaze. De asemenea, rețineți că temperatura dată în ecuația de stare trebuie să fie o temperatură absolută care începe la zero absolut. În sistemul metric de unități, trebuie să specificăm temperatura în Kelvin (nu în grade Celsius). În sistemul imperial, temperatura absolută este în Rankine (nu în grade Fahrenheit).

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *