Izobarska transformacija. Izobarska transformacija plinova

Do izobarne transformacije dolazi kada je plin pod stalnim tlakom. Na primjer, ako se radi u otvorenom okruženju, transformacija će biti izobarna jer će tlak biti atmosferski tlak koji se neće mijenjati.

U tom se slučaju temperatura i volumen razlikuju. Dva vodeća znanstvenika proučavala su kako se događa ta varijacija u izobarnim transformacijama. Prvi koji je povezao volumen i temperaturu plinova bio je Jacques Charles (1746.-1823.), 1787. godine, a zatim je 1802. godine Joseph Gay-Lussac (1778.-1850.) Kvantificirao ovaj odnos.

Tako se pojavio zakon koji objašnjava izobarne transformacije plinova, koji su postali poznati kao Charles / Gay-Lussac zakon. Navodi se kako slijedi:

"U sustavu s konstantnim tlakom, volumen fiksne mase plina izravno je proporcionalan temperaturi."

To znači da ako udvostručimo temperaturu, udvostručit će se i volumen koji zauzima plin. S druge strane, ako smanjimo temperaturu, volumen plina također će se smanjiti u istom omjeru.

To se može vidjeti u vrlo jednostavnom eksperimentu. Ako balon stavimo u grlo boce, zarobit će se fiksna masa zraka. Ako ovu bocu umočimo u posudu s ledenom vodom, balon će se ispuhati. Sad, ako ga stavimo u posudu s vrućom vodom, balon će se napuniti.

To je zato što se s porastom temperature povećava kinetička energija molekula plina, a povećava se i brzina kojom se kreću. Dakle, plin se širi, povećavajući zapreminu koju zauzima, a balon se napuhuje. Suprotno se događa kada spuštamo temperaturu, stavljajući je u hladnu vodu.

Ovaj odnos temperature i volumena u izobarnim transformacijama dat je sljedećim odnosom:

V = k
T

"k" je konstanta, kao što se može vidjeti na sljedećem grafikonu:

Imajte na umu da omjer V / T uvijek daje konstantu:

_V_ =_2V_ = _4V_
100 200 400

Dakle, možemo uspostaviti sljedeći odnos za izobarne transformacije:

V_početni = V_Konačno
T_početni  T_Konačno

To znači da kad dođe do bilo kakve promjene temperature plina pri stalnom tlaku, pomoću ovog matematičkog izraza možemo pronaći njegov volumen. Tačno je i suprotno, znajući zapreminu plina, saznajemo na kojoj je temperaturi. Pogledajte primjer:

"Plinovita masa zauzima volumen od 800 cm³ na -23 ° C, pri zadanom tlaku. Koja je temperatura zabilježena kada plinovita masa pod istim tlakom zauzima volumen od 1,6 L? "

Rješenje:

Podaci:

V_početni = 800 cm³
T_početni = -23 ºC, dodajući na 273 imamo 250 K (Kelvina)
V_Konačno = 1,6 L
T_Konačno = ?

* Prvo moramo ostaviti glasnoću na istoj jedinici. Poznato je da 1 dm³ jednako je 1 litri. poput 1 dm³ je isto što i 1000 cm³, čini se da je 1 litra = 1 000 cm³:

1 L 1000 cm³
x 800 cm³
x = 0,8 L

* Sada zamjenjujemo vrijednosti formule i pronalazimo konačnu vrijednost temperature:

V_početni = V_Konačno
T_početni  T_Konačno
0,8_ = 1,6
250 T_Konačno
0,8 T_Konačno = 250. 1,6
T_Konačno = 400
0,8
T_Konačno = 500K

* Prelazeći na Celzijevu ljestvicu, imamo:

T (K) = T (° C) + 273
500 = T (° C) + 273
T (° C) = 500 - 273

T (° C) = 227 ° C

Napisala Jennifer Fogaça
Diplomirao kemiju

Izvor: Brazil škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/transformacao-isobarica.htm