Izobariskā transformācija. Gāzu izobariskā pārveidošana

Izobārā transformācija notiek, kad gāze atrodas nemainīgā spiedienā. Piemēram, ja to veic atklātā vidē, transformācija būs izobāra, jo spiediens būs atmosfēras spiediens, kas nemainīsies.

Šajā gadījumā temperatūra un tilpums atšķiras. Divi vadošie zinātnieki ir izpētījuši, kā notiek šīs izobārisko transformāciju variācijas. Pirmais, kas saistīja gāzu tilpumu un temperatūru, bija Žaks Čārlzs (1746–1823) 1787. gadā, un pēc tam 1802. gadā Džozefs Gejs-Lusaks (1778–1850) šo attiecību kvantificēja.

Tādējādi parādījās likums, kas izskaidro gāzu izobariskās transformācijas, kas kļuva pazīstams kā Čārlza / Gaja-Lusaka likums. Tas ir noteikts šādi:

"Pastāvīga spiediena sistēmā fiksētas gāzes masas tilpums ir tieši proporcionāls temperatūrai."

Tas nozīmē, ka, ja mēs dubultosim temperatūru, dubultosies arī gāzes aizņemtais tilpums. No otras puses, ja mēs pazemināsim temperatūru, tādā pašā proporcijā samazināsies arī gāzes tilpums.

To var redzēt ļoti vienkāršā eksperimentā. Ja pudeles kaklā ievietosim balonu, tiks iesprostota noteikta gaisa masa. Ja mēs iemērcam šo pudeli ledus ūdens traukā, balons izpūš. Tagad, ja mēs to ievietosim bļodā ar karstu ūdeni, balons piepildīsies.

Tas notiek tāpēc, ka, paaugstinoties temperatūrai, palielinās gāzes molekulu kinētiskā enerģija un palielinās arī to kustības ātrums. Tādējādi gāze izplešas, palielinot tās aizņemto tilpumu, un balons piepūšas. Pretēji notiek, kad mēs pazeminām temperatūru, ievietojot to aukstā ūdenī.

Šo attiecību starp temperatūru un tilpumu izobāros pārveidojumos izsaka šāda sakarība:

V = k
T

"k" ir konstante, kā redzams šajā diagrammā:

Ņemiet vērā, ka V / T attiecība vienmēr dod nemainīgu:

_V_ =_2V_ = _4V_
100 200 400

Tādējādi mēs varam izveidot šādas attiecības izobārām transformācijām:

V_{sākotnējais} = V_Fināls
T_{sākotnējais}  T_Fināls

Tas nozīmē, ka, mainoties gāzes temperatūrai pie nemainīga spiediena, mēs varam uzzināt tās tilpumu, izmantojot šo matemātisko izteiksmi. Tāpat ir tieši pretēji, zinot gāzes tilpumu, mēs uzzinām, kādā temperatūrā tā atrodas. Skatiet piemēru:

"Gāzveida masa aizņem 800 cm tilpumu³ pie -23 ° C pie noteikta spiediena. Kāda ir temperatūra, kas reģistrēta, kad gāzveida masa tajā pašā spiedienā aizņem 1,6 L tilpumu? ”

Izšķirtspēja:

Dati:

V_{sākotnējais} = 800 cm³
T_{sākotnējais} = -23 ° C, pievienojot 273, mums ir 250 K (Kelvins)
V_Fināls = 1,6 l
T_Fināls = ?

* Vispirms mums jāatstāj skaļums tajā pašā vienībā. Ir zināms, ka 1 dm³ ir vienāds ar 1 litru. kā 1 dm³ ir tāds pats kā 1000 cm³, šķiet, ka 1 litrs = 1 000 cm³:

1 L 1000 cm³
x 800 cm³
x = 0,8 L

* Tagad mēs aizstājam formulas vērtības un atrodam galīgo temperatūras vērtību:

V_{sākotnējais} = V_Fināls
T_{sākotnējais}  T_Fināls
0,8_ = 1,6
250 T_Fināls
0,8 T_Fināls = 250. 1,6
T_Fināls = 400
0,8
T_Fināls = 500K

* Pārejot uz Celsija skalu, mums ir:

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

T (° C) = 227 ° C

Autore Jennifer Fogaça
Beidzis ķīmiju

Avots: Brazīlijas skola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/transformacao-isobarica.htm