การแปลงแก๊ส: ชนิด ตัวอย่าง แบบฝึกหัด

การแปลงสภาพของแก๊สเป็นกระบวนการที่a แก๊ส อาจมีพารามิเตอร์ตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปจาก ความดัน, ปริมาณ และ อุณหภูมิเปลี่ยน. มีการแปรสภาพของก๊าซแบบพิเศษซึ่งปริมาณเหล่านี้อย่างน้อยหนึ่งค่าคงที่

ประเภทของการแปลงก๊าซคือ:

• การแปลงไอโซบาริก

• การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิความร้อน

• การแปลงไอโซโวลูเมทริก

• การแปลงแบบอะเดียแบติก

ดูด้วย:Thermology — การศึกษาปรากฏการณ์ที่เชื่อมโยงกับความร้อนและอุณหภูมิ

การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิความร้อน

การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิด้วยความร้อนเป็นสิ่งที่ อุณหภูมิของก๊าซจะคงที่ ในการเปลี่ยนแปลงลักษณะนี้ ความดันและปริมาตรคือผกผันสัดส่วน, เพื่อให้โดยการเพิ่ม ความดันระดับเสียงจะลดลงและในทางกลับกัน

การเปลี่ยนแปลงไอโซเทอร์มอลอธิบายโดย หลี่เฮ้ บอยล์-มาริออตต์. ตามกฎหมายนี้ ผลคูณระหว่างความดันและปริมาตรของก๊าซในอุดมคติจะคงที่:

สำหรับ_ผม และ สำหรับ_NS – แรงดันเริ่มต้นและขั้นสุดท้าย

วี_ผม และ วี_NS – ความเร็วเริ่มต้นและความเร็วสุดท้าย

K - คงที่

การแปลงไอโซบาริก

การแปลงไอโซบาริกมีลักษณะเฉพาะโดย a การเปลี่ยนแปลงปริมาณและ อุณหภูมิ,ทำให้ความดันคงที่. การแปลงประเภทนี้อธิบายทางคณิตศาสตร์โดยกฎของ Charles และ Gay-Lussac. ในระหว่างการแปลงสภาพไอโซบาริก อุณหภูมิและปริมาตรจะเป็นสัดส่วนโดยตรง กล่าวคือ การรักษา คงที่ความดันของก๊าซปริมาตรที่ถูกครอบครองจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของก๊าซ แก๊ส.

ดูสูตรที่ใช้โดย กฎหมายเกย์-ลูสแซก:

NS_ผม และ NS_NS – อุณหภูมิเริ่มต้นและสุดท้าย

ให้เป็นไปตาม กฎของเกย์-ลูสแซกอัตราส่วนระหว่างปริมาตรและความดันของแก๊สระหว่างการแปลงค่าไอโซบาริกจะเท่ากับค่าคงที่

การแปลงไอโซโวลูเมทริก

Isovolumetric, isometric หรือ isochoric transformation เป็นชื่อของกระบวนการที่ก๊าซในอุดมคติผ่านการเปลี่ยนแปลงของความดันและอุณหภูมิ โดยคงไว้ซึ่งตัวมันเอง คงที่ ของคุณ ปริมาณ. การเปลี่ยนรูปของก๊าซประเภทนี้ ซึ่งเกิดขึ้นภายในภาชนะที่มีผนังแข็ง ถูกกำหนดทางคณิตศาสตร์โดย กฎของชาร์ลส์.

ตามกฎหมายนี้ อัตราส่วนระหว่างความดันและอุณหภูมิของก๊าซในอุดมคติจะคงที่เสมอ นอกจากนี้ ในการเปลี่ยนแปลงประเภทนี้ ความดันและอุณหภูมิจะเท่ากับ สัดส่วนโดยตรง: เพิ่มแรงดันเป็นสองเท่า เพิ่มอุณหภูมิเป็นสองเท่า และในทางกลับกัน

สูตรที่อธิบายพฤติกรรมของก๊าซในอุดมคติระหว่างการแปลงค่าไอโซโวลูเมตริกมีดังนี้:

อ่านด้วย: อุณหพลศาสตร์ — สาขาวิชาฟิสิกส์ที่ศึกษาปรากฏการณ์ที่มีการแลกเปลี่ยนความร้อน

การเปลี่ยนแปลงอะเดียแบติก

การแปลงแบบอะเดียแบติกเป็นชื่อของกระบวนการที่ดำเนินการโดย a แก๊สที่ไม่เปลี่ยน ความร้อน กับสภาพแวดล้อมภายนอกหรือกับผนังของภาชนะ. สูตรที่อธิบายพฤติกรรมของก๊าซในอุดมคติซึ่งผ่านการเปลี่ยนแปลงแบบอะเดียแบติกทางคณิตศาสตร์ระบุว่าผลคูณระหว่างความดันและปริมาตรเพิ่มขึ้นเป็นค่าคงที่ γ เป็นค่าคงที่

ค่าคงที่ γ ขึ้นอยู่กับ องศาในเสรีภาพ ของแก๊ส นั่นคือ จำนวนทิศทางที่โมเลกุลของแก๊สสามารถเคลื่อนที่ได้ นอกจากนี้ยังสามารถคำนวณได้จากอัตราส่วนระหว่าง ความร้อนจำเพาะ ใน ความดันคงที่ และ ความร้อนเฉพาะเจาะจง ใน ปริมาณคงที่.

ตัวอย่างการแปลงก๊าซ

• การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิความร้อน – การขยายตัวหรือหดตัวช้าของก๊าซที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิคงที่

• การแปลงไอโซบาริก – ระบายความร้อนของก๊าซที่บรรจุอยู่ในกระเพาะปัสสาวะเพื่อนำไปแช่ในตู้เย็น

• การแปลงไอโซโวลูเมทริก – ให้ไอน้ำร้อนในหม้ออัดแรงดันจนหมด

• การเปลี่ยนแปลงอะเดียแบติก – แก๊สถูกพ่นออกด้วยละอองลอย

เมื่อก๊าซออกมาจากกระป๋องสเปรย์ มันจะผ่านการเปลี่ยนแปลงแบบอะเดียแบติก

ดูด้วย: การวัดปริมาณความร้อน – สูตร แนวคิด และแบบฝึกหัดที่แก้ไขแล้ว

แก้ไขแบบฝึกหัดเกี่ยวกับการแปลงก๊าซ

คำถามที่ 1 - ตรวจสอบทางเลือกด้านล่างและตรวจสอบคำตอบที่มีทางเลือกจริงเท่านั้น

I – การแปลงแบบไอโซเทอร์มอลคือสิ่งที่อุณหภูมิของแก๊สคงที่

II – การแปลงแบบอะเดียแบติกเกี่ยวข้องกับการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างก๊าซกับสภาพแวดล้อมภายนอก

III – การแปลง Isochoric เป็นสิ่งที่ความดันก๊าซคงที่

IV – การแปลงแบบไอโซบาริกเกิดขึ้นพร้อมกับแรงดันคงที่

ถูกต้อง:

ก) ฉันและครั้งที่สอง

ข) I, II และ III

ค) II และ III

ง) ฉันและ IV

ปณิธาน:

ทางเลือก II และ III นั้นผิด เนื่องจากการแปลงแบบอะเดียแบติกไม่เกี่ยวข้องกับการแลกเปลี่ยนความร้อน และการแปลงไอโซคอริกคือสิ่งที่เกิดขึ้นในปริมาตรคงที่ ดังนั้น ทางเลือกที่ถูกต้องคือ จดหมาย D

คำถามที่ 2 —ก๊าซในอุดมคติต้องผ่านการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ดังนั้นอุณหภูมิ ความดัน และปริมาตรของก๊าซจึงเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันในระยะเวลาอันสั้น ตามความรู้ของเขาเกี่ยวกับการแปลงก๊าซ การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นโดยแก๊สคือ:

ก) อุณหภูมิความร้อน

ข) ไอโซบาริก

ค) อะเดียแบติก

ง) ไอโซโวลูเมตริก

ปณิธาน:

การแปลงแบบอะเดียแบติกเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว ดังนั้นจึงไม่มีเวลาให้ก๊าซแลกเปลี่ยนความร้อนกับสภาพแวดล้อมภายนอก ในการเปลี่ยนแปลงประเภทนี้ พารามิเตอร์ความดัน ปริมาตร และอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหัน ดังนั้น ทางเลือกที่ถูกต้องคือ จดหมาย C.

โดย Rafael Hellerbrock
ครูฟิสิกส์ 

แหล่งที่มา: โรงเรียนบราซิล - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/transformacoes-gasosas.htm