Izobarická transformace nastává, když je plyn při konstantním tlaku. Například pokud se provede v otevřeném prostředí, transformace bude izobarická, protože tlak bude atmosférický, který se nezmění.
V tomto případě se teplota a objem liší. Dva přední vědci studovali, jak k této změně v isobarických transformacích dochází. Prvním, kdo uvedl do souvislosti objem a teplotu plynů, byl Jacques Charles (1746-1823) v roce 1787 a poté, v roce 1802, Joseph Gay-Lussac (1778-1850) tento vztah kvantifikoval.
Tak vznikl zákon, který vysvětluje izobarické transformace plynů, který se stal známým jako Charles / Gay-Lussacův zákon. Uvádí se takto:
„V systému s konstantním tlakem je objem stálé hmotnosti plynu přímo úměrný teplotě.“
To znamená, že pokud zdvojnásobíme teplotu, zdvojnásobí se také objem obsazený plynem. Na druhou stranu, pokud snížíme teplotu, sníží se ve stejném poměru také objem plynu.
To lze vidět na velmi jednoduchém experimentu. Pokud umístíme balón do hrdla láhve, bude zachycena pevná masa vzduchu. Pokud tuto láhev ponoříme do misky s ledovou vodou, balón se vyfoukne. Nyní, když to dáme do misky s horkou vodou, balón se naplní.
Je to proto, že se zvyšující se teplotou se zvyšuje kinetická energie molekul plynu a zvyšuje se také rychlost, jakou se pohybují. Plyn se tedy rozpíná, zvyšuje objem, který zabírá, a balónek se nafoukne. Opak nastane, když snížíme teplotu a dáme ji do studené vody.
Tento vztah mezi teplotou a objemem v izobarických transformacích je dán následujícím vztahem:
PROTI = k
T
„k“ je konstanta, jak je vidět na následujícím grafu:
Všimněte si, že poměr V / T vždy dává konstantu:
_PROTI_ =_2V_ = _4V_
100 200 400
Můžeme tedy vytvořit následující vztah pro izobarické transformace:
PROTIpočáteční = PROTIFinále
Tpočáteční TFinále
To znamená, že když dojde ke změně teploty plynu při konstantním tlaku, můžeme jeho objem zjistit pomocí tohoto matematického výrazu. Opak je také pravdou, když známe objem plynu, zjistíme, při jaké teplotě je. Viz příklad:
„Plynná hmota zaujímá objem 800 cm3 při -23 ° C, při daném tlaku. Jaká je teplota zaznamenaná, když plynná hmota za stejného tlaku zabírá objem 1,6 l? “
Řešení:
Data:
PROTIpočáteční = 800 cm3
Tpočáteční = -23 ° C, přidáním 273 máme 250 K (Kelvin)
PROTIFinále = 1,6 l
TFinále = ?
* Nejprve musíme nechat hlasitost na stejné jednotce. Je známo, že 1 dm3 se rovná 1 litru. jako 1 dm3 je stejná jako 1000 cm3, zdá se, že 1 litr = 1 000 cm3:
1 l 1000 cm3
x 800 cm3
x = 0,8 l
* Nyní nahradíme hodnoty vzorce a najdeme konečnou hodnotu teploty:
PROTIpočáteční = PROTIFinále
Tpočáteční TFinále
0,8_ = 1,6
250 T.Finále
0,8 T.Finále = 250. 1,6
TFinále = 400
0,8
TFinále = 500 tis
* Při přechodu na stupnici Celsia máme:
T (K) = T (° C) + 273
500 = T (° C) + 273
T (° C) = 500 - 273
T (° C) = 227 ° C
Autor: Jennifer Fogaça
Vystudoval chemii
Zdroj: Brazilská škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/transformacao-isobarica.htm
