การแปลงไอโซบาริก การเปลี่ยนแปลงไอโซบาริกของก๊าซ

การเปลี่ยนแปลงไอโซบาริกเกิดขึ้นเมื่อก๊าซอยู่ที่ความดันคงที่ ตัวอย่างเช่น หากทำในสภาพแวดล้อมเปิด การเปลี่ยนแปลงจะเป็นไอโซบาริกเนื่องจากความดันจะเป็นความดันบรรยากาศที่จะไม่เปลี่ยนแปลง

ในกรณีนี้ อุณหภูมิและปริมาตรจะแตกต่างกันไป นักวิทยาศาสตร์ชั้นนำสองคนได้ศึกษาว่าการเปลี่ยนแปลงในการเปลี่ยนแปลงไอโซบาริกนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร คนแรกที่เกี่ยวข้องกับปริมาตรและอุณหภูมิของก๊าซคือ Jacques Charles (1746-1823) ในปี 1787 จากนั้นในปี 1802 Joseph Gay-Lussac (1778-1850) ได้ประเมินความสัมพันธ์นี้

ดังนั้น กฎหมายจึงเกิดขึ้นที่อธิบายการเปลี่ยนแปลงไอโซบาริกของก๊าซ ซึ่งกลายเป็นที่รู้จักในชื่อกฎชาร์ลส์/เกย์-ลูสแซก ระบุไว้ดังนี้:

"ในระบบแรงดันคงที่ ปริมาตรของมวลคงที่ของก๊าซจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิ"

ซึ่งหมายความว่าถ้าเราเพิ่มอุณหภูมิเป็นสองเท่า ปริมาตรของก๊าซก็จะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าด้วย ในทางกลับกัน หากเราลดอุณหภูมิ ปริมาตรของแก๊สก็จะลดลงในสัดส่วนเดียวกันด้วย

สามารถเห็นได้ในการทดลองง่ายๆ ถ้าเราวางบอลลูนไว้ที่คอขวด มวลอากาศคงที่ก็จะติดอยู่ ถ้าเราจุ่มขวดนี้ลงในชามที่ใส่น้ำแข็ง บอลลูนจะปล่อยลมออก ทีนี้ถ้าเราใส่ลงในชามน้ำร้อน ลูกโป่งก็จะเต็ม

เนื่องจากเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น พลังงานจลน์ของโมเลกุลแก๊สจะเพิ่มขึ้นและความเร็วของการเคลื่อนที่ก็เพิ่มขึ้นด้วย ดังนั้น ก๊าซจะขยายตัว เพิ่มปริมาตรที่มันครอบครอง และบอลลูนจะพองตัว ตรงกันข้ามเกิดขึ้นเมื่อเราลดอุณหภูมิโดยใส่ในน้ำเย็น

ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและปริมาตรในการแปลงแบบไอโซบาริกนี้กำหนดโดยความสัมพันธ์ต่อไปนี้:

วี = k
ตู่

"k" เป็นค่าคงที่ ดังแสดงในกราฟต่อไปนี้:

โปรดทราบว่าอัตราส่วน V/T จะให้ค่าคงที่เสมอ:

_V_ =_2V_ = _4V_
100 200 400

ดังนั้น เราสามารถสร้างความสัมพันธ์ต่อไปนี้สำหรับการแปลงไอโซบาริก:

วี_{เริ่มต้น} = วี_{สุดท้าย}
ตู่_{เริ่มต้น}  ตู่_{สุดท้าย}

ซึ่งหมายความว่าเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของก๊าซที่ความดันคงที่ เราสามารถหาปริมาตรของก๊าซผ่านนิพจน์ทางคณิตศาสตร์นี้ได้ สิ่งที่ตรงกันข้ามก็เป็นจริงเช่นกัน เมื่อทราบปริมาตรของก๊าซ เราจะพบว่าอุณหภูมินั้นอยู่ที่เท่าใด ดูตัวอย่าง:

"มวลก๊าซมีปริมาตร 800 ซม.³ ที่อุณหภูมิ -23°C ที่ความดันที่กำหนด อุณหภูมิที่บันทึกไว้เมื่อมวลก๊าซที่ความดันเท่ากันมีปริมาตร 1.6 ลิตร”

ความละเอียด:

ข้อมูล:

วี_{เริ่มต้น} = 800 ซม.³
ตู่_{เริ่มต้น} = -23 ºC เพิ่มเป็น 273 เรามี 250 K (เคลวิน)
วี_{สุดท้าย} = 1.6 ลิตร
ตู่_{สุดท้าย} = ?

* ขั้นแรกเราต้องปล่อยระดับเสียงไว้ที่หน่วยเดียวกันก่อน เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่า 1 dm³ เท่ากับ 1 ลิตร เหมือน 1 dm³ เท่ากับ 1000 cm³, ปรากฏว่า 1 ลิตร = 1 000 cm³:

1 ลิตร 1,000 ซม.³
x 800 ซม.³
x = 0.8 ลิตร

* ตอนนี้เราแทนที่ค่าสูตรและค้นหาค่าอุณหภูมิสุดท้าย:

วี_{เริ่มต้น} = วี_{สุดท้าย}
ตู่_{เริ่มต้น}  ตู่_{สุดท้าย}
0,8_ = 1,6
250 ตัน_{สุดท้าย}
0.8 ตัน_{สุดท้าย} = 250. 1,6
ตู่_{สุดท้าย} = 400
0,8
ตู่_{สุดท้าย} = 500K

* ย้ายไปที่ระดับเซลเซียสเรามี:

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

T (°C) = 227°C

โดย เจนนิเฟอร์ โฟกาซา
จบเคมี

ที่มา: โรงเรียนบราซิล - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/transformacao-isobarica.htm