Gaslagarna - Trycket i en Ideal Gas
Detta java applet visar på mikroskopisk nivå hur gaspartiklarna (molekylerna)
utövar tryck på väggarna genom kollisioner med väggarna.
I denna modell gäller att:
- Molekylerna följer Newtons rörelselagar.
- Molekylerna rör sig i alla riktningar med lika sannolikhet.
- Det finns inga kollisioner mellan molekylerna. (I
en gas, som inte är mycket komprimerad, så är partiklarna
så små och avstånden så stora att man kan bortse från
kollisioner de emellan.)
- Molekylerna har "elastiska kollisioner" med väggarna.
- Blir det okontrollerbart kan du klicka på Återställ
Du kan ändra följande "parametrar" genom att skriva i motsvarande
fält och bekräfta med [Enter].
- N: Antalet molekyler.
- p: Trycket i systemet.
- v: Hastigheten hos molekylerna.
- Behållarens bredd (Klicka nära behållarens högravägg och dra) (OBS den "avlästa
volymen" stämmer inte när man ändrar bredden av behållaren).
- Kolvens läge (som motsvarar volymen) påverkas sedan automatiskt enligt
de angivna parametrar.
- Animationen stannar när du trycker musknappen, och startar igen när du släpper
den.
Prova vad som händer
med volymen om:
- du ökar hastighet = 100 till 200? Fördubblas den? Svar
Svar: Nej. Den blir ungefär fyra gånger så stor.
[Absolut]Temperatur är ett
mått på partiklarnas rörelseenergi. Rörelseenergi ökar
med hastighten enligt:
Erörelse = ½ m v2
så man ser att denna hastighetsökning skulle motsvara en fyrdubbling
av absoluta temperaturen (och ge en fyrdubblad volym).
- du halverar trycket? Svar
Svar: Volymen ökar
(Här stämmer inte appleten så bra numerisk.
Om man minskar trycket till hälften {med oförändrade temperatur}
borde volymen fördubblas. Man får ändå en bra känsla
för vad som händer).
- du fördubblar antalet molekyler?Svar
Svar: Volymen fördubblas
(vid oförändrad tryck och temperatur)
Teori
Man kan beskriva detta med gasernas allmänna tillståndslag:
pV = kNT där k
= Boltzmans konstant = 1,381·10-23 J/K<, N = antalet gasmolekyler, och T = Absoluta temperaturen i Kelvin
Kemister brukar använda pV = nRT där n = antalet mol av gasen och R = 8,314 J/(mol·K).
Formelsamling
p1V1/T1 = p2V2/T2 är ett bra sätt att sammanfatta flera klassiska gaslagar.
Förutsättningen här
är att man inte ändrar antalet gasmolekyler. Man MÅSTE använda en
temperaturskala som börjar från absoluta nollpunkten. Även trycket
måste vara absolut (=inkludera lufttrycket, inte bara vara ett "övertryck".
När man mäter t ex ringtryck på ett däck så är
det eg. "övertryck" [ovanför atmosfärstrycket] man
mäter). Däremot kan man använda vilka enheter man vill för
tryck, temp och volym, bara man använder samma enhet i båda vänster
och höger led.
Denna sida använder appletprogram utvecklat av Fu-Kwun
Hwang