Kaasu

FONT SIZE:
fontsize_dec
fontsize_inc
Elokuu 8, 2016 Teemu Mäki K 0 8

Kaasu on yksi neljästä perusoikeuksien valtioiden asia. Puhdas kaasu voi koostua yksittäisten atomien, alkuaine molekyylejä tehty yhdestä tyypistä atomi, tai yhdistemolekyylit valmistettu eri atomeja. Kaasuseos olisi sisältävät erilaisia ​​puhtaita kaasuja paljon kuin ilmaa. Mikä erottaa kaasun nesteitä ja kiinteitä aineita on laaja erottaminen yksittäisen kaasun hiukkasia. Tämä erottaminen yleensä tekee väritön kaasu paljaalla tarkkailija. Vuorovaikutus kaasun hiukkasten läsnä sähkö- ja gravitaatiokentissä pidetään vähäisenä, kuten on osoitettu jatkuva nopeusvektorit kuvan.

Kaasumainen olomuoto löytyy välillä neste ja plasma valtiot, joista jälkimmäinen tarjoaa ylin lämpötila raja kaasuille. Rajaava alapäähän lämpöasteikon valhe rappeuttava kvantti kaasuja, jotka ovat saamassa yhä enemmän huomiota. Tiheä atomi kaasut Super jäähdytetään uskomattoman alhaisissa lämpötiloissa luokitellaan niiden tilastollinen käyttäytyminen joko Bose kaasun tai Fermi kaasun. Kattava luettelo näistä eksoottisia valtioiden asia nähdä luettelon valtioiden asia.

Elemental kaasut

Vain alkuaineita, jotka ovat stabiileja usean atomi homonukleaarisesta molekyylien normaali lämpötila ja paine, ovat vety, typpi ja happi; plus kaksi halogeeneja, fluoria ja klooria. Nämä kaasut, kun ryhmitetty monatomic jalokaasujen; jotka ovat helium, neon, argon, krypton, ksenon ja radon; kutsutaan "alkuaine kaasuja". Vaihtoehtoisesti ne ovat joskus kutsutaan "mole- kaasut" erottaa ne molekyylit, jotka ovat myös kemiallisia yhdisteitä.

Etymologia

Sana kaasu on uudissana ensimmäinen jota alussa 17th-luvun Flanderin kemisti JB van Helmont. Van Helmont sana näyttää olleen yksinkertaisesti foneettinen transkriptio kreikan sanasta χάος Chaos - g hollanniksi lausutaan kuten kjs "loch" - jolloin Van Helmont oli yksinkertaisesti seuraava vakiintunut alkeminen käyttö ensimmäisenä osoituksena teoksissa Paracelsus . Mukaan Paracelsus terminologiaa, kaaos tarkoitti jotain "ultra-ohut vesi".

Vaihtoehtoinen tarina on, että Van Helmont sana on turmeltuu gahst, merkitsee aave tai henki. Tämä johtui siitä, tiettyjen kaasujen ehdotti yliluonnollinen alkuperä, kuten niiden kyvystä aiheuttaa kuoleman, sammuttaa liekit, ja esiintyy "kaivoksissa, pohja kaivojen, churchyards ja muut yksinäinen paikoissa".

Fyysiset ominaisuudet

Koska useimmat kaasut on vaikea havaita suoraan, ne kuvataan käyttämällä neljän fysikaalisia tai makroskooppisten ominaisuudet: paine, tilavuus, hiukkasten lukumäärän ja lämpötilan. Nämä neljä ominaispiirrettä toistuvasti havaittu tiedemiehet kuten Robert Boyle, Jacques Charles, John Dalton, Joseph Gay-Lussac ja Amedeo Avogadro erilaisia ​​kaasuja eri asetuksia. Niiden yksityiskohtainen tutkimukset johtivat lopulta matemaattinen suhde näistä ominaisuuksista ilmaiseman ideaalikaasulaki.

Kaasu hiukkaset ovat laajalti erotetaan toisistaan, ja näin ollen ovat heikommat molekyylien välisiä joukkolainoihin kuin neste tai kiinteä aine. Nämä molekyylien väliset voimat syntyvät sähköstaattiset vuorovaikutukset kaasun hiukkasia. Kuten ladattu erilaisia ​​alueita kaasupartikkelit torjua, kun taas vastakkaisesti varautuneita erilaisten alueiden kaasun hiukkasia houkutella toisiaan; kaasuja, jotka sisältävät pysyvästi varautuneita ioneja kutsutaan plasmoissa. Kaasumaisten yhdisteiden polaarikoordinaateilla kovalenttisidoksia sisälly pysyviä maksu epätasapainoa ja siten kokemus suhteellisen vahva molekyylien väliset voimat, vaikka molekyyli kun taas yhdisteen nettovaraus pysyy neutraalina. Ohimenevä, satunnaisesti aiheuttama maksut on kaikkialla polaarittomia kovalenttisia sidoksia molekyylien ja sähköstaattisia vuorovaikutuksia niiden aiheuttamat kutsutaan Van der Waalsin voimia. Vuorovaikutus näiden molekyylien välisten voimien vaihtelee ainetta, joka määrittää monia fysikaalisia ominaisuuksia ainutlaatuinen jokaiselle kaasua. Vertailu kiehuvaa pistettä yhdisteiden muodostettu ioni- ja kovalenttisten sidosten johtaa meidät tähän päätelmään. Ajautuminen savuhiukkasten kuva antaa jonkinlaisen käsityksen siitä, alhainen paine kaasun käyttäytymistä.

Verrattuna muihin valtioiden asia, kaasuilla on alhainen tiheys ja viskositeetti. Paine ja lämpötila vaikuttavat hiukkasten tietyn määrän. Tämä vaihtelu hiukkasten erottaminen ja nopeus kutsutaan kokoonpuristuvuuden. Tämä hiukkasten erottelua ja koko vaikuttaa optisia ominaisuuksia kaasujen löytyvät seuraavan luettelon taitekertoimet. Lopuksi, kaasu hiukkaset Levitä tai hajanaisia, jotta tasaisesti jakaa itse koko missään säiliössä.

Makroskooppinen

Kun tarkkailemalla kaasu, se on tyypillistä määritellä viitekehys tai pituuden mittakaavassa. Pitempi mittakaavassa vastaa makroskooppinen tai globaalista näkökulmasta kaasun. Tämä alue on oltava riittävä kooltaan sisältävät suuren näytteenotto kaasun hiukkasia. Tuloksena tilastollinen analyysi tämän otoskoko tuottaa "keskimääräinen" käyttäytymistä kaikkien kaasupartikkelit alueella. Sen sijaan pienemmän pituus mittakaavassa vastaa mikroskooppinen tai hiukkasen kannalta.

Makroskooppisesti, kaasun ominaisuudet mitataan joko suhteen kaasun hiukkasia itselleen tai ympäristölleen. Esimerkiksi Robert Boyle opiskeli pneumaattinen kemian pieni osa hänen uransa. Yksi hänen kokeiluja liittyvien makroskooppiset ominaisuudet paine ja tilavuus kaasua. Hänen kokeilu käyttää J painemittarilla, joka näyttää koeputkessa muotoinen kirjain J. Boyle loukkuun inerttikaasussa suljettuun päähän koeputkeen elohopeapatsas, jolloin hiukkasten lukumäärän ja lämpötilan vakio. Hän huomautti, että kun paine nostettiin kaasu, lisäämällä enemmän elohopeaa pylvääseen, loukkuun kaasu "väheni. Lisäksi kun Boyle kerrottuna paine ja määrä kunkin havainnon, tuote oli vakio. Tämä suhde järjestetään jokaisen kaasun että Boyle havaittujen johtaa lain ,, nimetty kunniaksi hänen työstään tällä alalla.

On olemassa monia matemaattisia työkaluja analysointiin kaasun ominaisuuksia. Koska kaasut joutuvat äärimmäisiin olosuhteisiin, näitä työkaluja tulee hieman monimutkaisempi, mistä Euler yhtälöt inviscid virtausta Navier-Stokesin yhtälöitä, jotka otetaan täysin huomioon viskoosi vaikutuksia. Nämä yhtälöt ovat sopeutuneita kaasun kyseisen järjestelmän. Boylen lab laitteiden sallittua käyttää algebran saada hänen analyysitulosten. Hänen tulokset olivat mahdollisia, koska hän opiskeli kaasuja suhteellisen alhainen paine tilanteissa, joissa he käyttäytyivät "ihanne" tavalla. Näitä ihanteellinen suhteet koskevat turvallisuutta laskelmia erilaisiin lento ehtoja materiaalien käytössä. Korkean teknologian laitteiden käytössä tänään on suunniteltu auttamaan meitä turvallisesti tutkia eksoottisempia käyttöympäristöissä, joissa kaasuja ei enää käyttäytyä "ihanne" tavalla. Tämä edistyksellinen matematiikka, mukaan lukien tilastot ja monimuuttuja calculus, mahdollistaa ratkaisu tällaisiin monimutkainen ja dynaaminen tilanteissa avaruusalus reentry. Esimerkkinä on analyysi avaruussukkula paluu kuvassa varmistaa materiaalin ominaisuudet tämän lastitilanteessa ovat asianmukaiset. Tässä lennosta, kaasu ei enää käyttäytyy erinomaisesti.

Paine

Symboli käytetään edustamaan paine yhtälöt on "p" tai "P" kanssa SI yksikköä pascalia.

Kun kuvataan säiliön kaasun, termi paine tarkoittaa keskimääräistä pinta-alayksikköä kohti, että kaasu kohdistaa säiliön pinnalle. Tässä tilavuus, se on joskus helpompi visualisoida kaasun liikkuvien hiukkasten suoria viivoja, kunnes he törmäävät säiliön. Voima opetetaan kaasu hiukkanen astiaan tänä törmäyksessä on muutos vauhtia hiukkasen. Törmäyksessä vain normaali osa nopeuden muutoksia. Hiukkanen matkustaa rinnakkain seinään ei muuta vauhtia. Siksi keskimääräinen voimaan pinnan on oltava keskiarvo muutos liikemäärä kaikista näistä kaasun hiukkasten törmäyksiä.

Paine on summa kaikki tavanomaiset komponentit kohdistama hiukkaset vaikuttavat säiliön seinät jaettuna pinta-ala seinään.

Lämpötila

Symboli käytetään edustamaan lämpötila yhtälöitä on T SI yksikköä kelviniä.

Nopeus kaasu hiukkanen on verrannollinen sen absoluuttiseen lämpötilaan. Tilavuus ilmapallo video kutistuu kun loukkuun kaasu hiukkaset hidastaa lisäämällä erittäin kylmä typpeä. Lämpötila fyysisen järjestelmän on sukua liikkeet hiukkaset, jotka muodostavat järjestelmän. Tilastollinen mekaniikka, lämpötila on mitta keskimääräisen kineettisen varastoitunut energia hiukkanen. Menetelmiä säilytä energiaa sanelee vapausasteita hiukkasen itse. Kineettistä energiaa lisätään kaasun hiukkasia tapa yhteentörmäyksiä tuottaa lineaarinen, rotaatio, ja värähtelyjen liike. Sen sijaan, molekyyli kiinteässä voi vain lisätä värähtelymoodit lisäämällä lämpöä hilan kiderakenne estää sekä lineaarinen ja kiertoliikkeet. Nämä lämmitetty kaasumolekyylien on suurempi nopeusalueella joka jatkuvasti vaihtelee johtuen jatkuvasta törmäyksiä muut hiukkaset. Nopeusalueella voidaan kuvata Maxwell-Boltzmannin jakauma. Käyttämällä tätä jakelu merkitsee ihanteellinen kaasujen lähellä termodynaamisen tasapainon järjestelmän hiukkasten harkitaan.

Ominaistilavuus

Symboli käytetään edustamaan tietyn määrän yhtälöissä on "v" SI yksikköä kuutiometriä kilolta.

Symboli käytetään edustamaan tilavuus yhtälöt on "V" SI ​​yksikköä kuutiometriä.

Kun teet termodynaamisen analyysin, se on tyypillistä puhua intensiivinen ja laaja ominaisuuksia. Ominaisuudet jotka riippuvat kaasun määrä kutsutaan laaja ominaisuuksia, kun taas ominaisuuksia, jotka eivät riipu kaasun määrä kutsutaan intensiivinen ominaisuuksia. Ominaistilavuus on esimerkki intensiivinen ominaisuus, koska se on suhde viemä yksikkö massa kaasu, joka on identtinen koko järjestelmän tasapainon. 1000 atomit kaasu samassa tilassa kuin mitä tahansa muuta 1000 atomien tahansa lämpötilassa ja paineessa. Tämä käsite on helpompi hahmottaa kiinteille aineille, kuten rautaa, joka on kokoonpuristumattoman verrattuna kaasuja. Koska kaasu täyttää säiliötä, johon se on sijoitettu, tilavuus on laaja omaisuutta.

Tiheys

Symboli käytetään edustamaan tiheys yhtälöitä on ρ SI yksikköä kilogrammaa kuutiometriä kohti. Tämä termi on vastavuoroinen erityisiä tilavuus.

Koska kaasun molekyylit voivat liikkua vapaasti säiliössä, niiden massa on yleensä tunnusomaista tiheys. Tiheys on määrä massaa tilavuusyksikköä kohti aineen, tai käänteistä ominaistilavuus. Kaasuille, tiheys voi vaihdella laajalla alueella, koska hiukkaset ovat vapaita liikkumaan lähemmäksi toisiaan, kun rajoittavat paineen tai tilavuuden. Tämä vaihtelu tiheyden kutsutaan kokoonpuristuvuuden. Kuten paine ja lämpötila, tiheys on tila muuttuja kaasun ja tiheyden muutosta missään prosessin lakia termodynamiikan. Saat staattinen kaasu, tiheys on sama koko säiliön. Tiheys on siis skalaari määrä. Se voidaan osoittaa kineettisen teorian, että tiheys on kääntäen verrannollinen koko säiliön, jossa on kiinteä kaasun massa on rajoitettu. Tässä tapauksessa kiinteä massa, tiheys pienenee tilavuus kasvaa.

Mikroskooppinen

Jos joku voisi tarkkailla kaasua voimakas mikroskoopilla, voisi nähdä kokoelma hiukkasia ilman muotonsa tai määrä, jotka ovat enemmän tai vähemmän satunnaisia ​​liikettä. Nämä neutraali kaasu hiukkasia muuttaa suuntaa, kun he törmäävät toisen hiukkasen tai puolin säiliön. Ihanteellisessa kaasu, nämä törmäykset ovat täysin joustavat. Tämän hiukkasen tai mikroskooppisia katsottuna kaasun kuvataan Kinetic-molekyyli- teoriaa. Oletukset taustalla teoria löytyy postulaatit osassa Kinetic Theory.

Kineettinen teoria

Kineettinen teoria tarjoaa tietoa makroskooppinen ominaisuuksia kaasujen huomioon niiden molekyylitason koostumus ja liikettä. Alkaen määritelmät vauhtia ja kineettisen energian, voidaan käyttää liikemäärän säilyminen ja geometriset suhteet kuution liittyvän makroskooppisiin järjestelmän ominaisuuksien lämpötilan ja paineen mikroskooppisen omaisuutta kineettistä energiaa molekyyliä kohti. Teoria tarjoaa keskiarvoja näiden kahden ominaisuuksia.

Teoria selittää myös, miten kaasun järjestelmä vastaa muutoksiin. Esimerkiksi kaasua lämmitetään absoluuttista nolla, kun se on täysin vielä, sen sisäinen energia kasvaa. Koska kaasu on lämmitetty, hiukkasten nopeuttaa ja sen lämpötila nousee. Tämä johtaa suurempi määrä törmäykset säiliön aikayksikköä kohti johtuen suuremmasta hiukkasten nopeudet liittyvät korkeissa lämpötiloissa. Paine kasvaa suhteessa yhteentörmäyksiä aikayksikössä.

Brownin liike

Brownin liike on matemaattinen malli, jota käytetään kuvaamaan satunnainen liikettä hiukkaset nesteessä. Kaasu hiukkanen animaatio, käyttäen pinkki ja vihreä hiukkasia, havainnollistaa, kuinka tämä käyttäytyminen johtaa ripustus kaasujen. Nämä tapahtumat ovat myös kuvanneet hiukkasen teorian.

Koska se on raja nykytekniikalla tarkkailla yksittäisen kaasun hiukkasia, vain teoreettiset laskelmat antavat ehdotuksia siitä, miten he liikkuvat, mutta niiden liike eroaa Brownin liike koska Brownin liike liittyy sileä vedä johdosta kitkavoima monien kaasumolekyylien, rytmittävät väkivaltainen törmäykset yksittäisen kaasun molekyyli hiukkanen. Hiukkasen siis liikkuu rosoinen tietenkin, mutta ei niin rosoinen kuten olisi odotettavissa, jos yksittäisen kaasun molekyyli tutkittiin.

Välisillä voimilla

Kuten aiemmin, hetkellinen vie hiukkasten välillä vaikuttaa kaasun dynamiikkaan. Fysikaalisen kemian, annettu nimi näiden molekyylien välisiä voimia on van der Waalsin voima. Nämä voimat on keskeinen rooli päätettäessä fysikaaliset ominaisuudet kaasua, kuten viskositeetin ja virtausnopeus. Unohtaminen nämä voimat tietyissä olosuhteissa mahdollistaa todellinen kaasun kohdeltavan ideaalikaasun. Tämä oletus mahdollistaa käytön ideaalikaasun lakien joka yksinkertaistaa laskelmia.

Asianmukainen käyttö näistä kaasun suhteita vaatii Kinetic-molekyyli teoria. Kun kaasu hiukkaset hallussaan magneettinen maksu tai Intermolecular voimassa ne vähitellen vaikuttaa toisiaan väli ne vähenee. Koska mitään maksua, jossain vaiheessa kun väli kaasupartikkelit vähenee huomattavasti ne eivät voi enää välttää yhteentörmäykset keskenään normaalissa kaasun lämpötiloissa. Toinen tapaus lisäämiseksi törmäysten keskuudessa kaasupartikkelit kuuluisi kiinteä kaasun tilavuus, joka kuumennettaessa sisältäisi hyvin nopeasti hiukkasia. Tämä tarkoittaa, että nämä ihanteellinen yhtälöt antavat kohtuullisen tulokset lukuun ottamatta erittäin korkeassa paineessa tai korkeassa lämpötilassa olosuhteissa. Huomaa, että kaikki nämä poikkeuksen sallivat energian siirto tapahduttava kaasuverkkoon. Ilman näitä sisäisiä siirtoja on mitä kutsutaan ihanteelliset olosuhteet, joissa energiaa vaihto tapahtuu vasta rajat järjestelmän. Real kaasut kokea joitakin näistä törmäykset ja molekyylien väliset voimat. Kun nämä törmäykset ovat tilastollisesti merkityksetön, tulokset näistä ihanteellinen yhtälöt ovat edelleen merkityksellisiä. Jos kaasun hiukkaset puristetaan lähellä he toimivat enemmän nestettä.

Yksinkertaistettuja malleja

Tilanyhtälö on matemaattinen malli, jota käytetään karkeasti kuvaamaan tai ennustaa valtion ominaisuuksia kaasua. Tällä hetkellä ei ole olemassa yhtä tilanyhtälö että tarkasti ennustaa ominaisuuksia kaikkien kaasujen kaikissa olosuhteissa. Näin ollen, määrä on paljon tarkempi yhtälöt valtion on kehitetty kaasujen tietyssä lämpötilassa ja painealueilla. "Kaasu malleja", jotka ovat eniten keskustelua ovat "täydellinen kaasu", "ideaalikaasu" ja "todellinen kaasu". Jokainen näistä malleista on omat oletuksia analysoinnin helpottamiseksi tietyn termodynaaminen järjestelmä. Kukin peräkkäinen malli laajenee lämpötila kattavuus, johon sitä sovelletaan.

Ihanteellinen ja täydellinen kaasun mallit

Tilanyhtälö ihanteellinen tai täydellinen kaasu on ideaalikaasulaki ja lukee

jossa P on paine, V on tilavuus, n on määrä kaasua, R on yleinen kaasuvakio, 8,314 J /, ja T on lämpötila. Kirjalliset näin, se on joskus kutsutaan "kemisti versio", koska se korostaa molekyylien lukumäärä n. Se voidaan myös kirjoittaa

jossa on erityinen kaasuvakio tietylle kaasun, yksiköissä J /, ja ρ = m / V on tiheys. Tämä merkintä on "kaasu dynamicist n" versio, joka on enemmän käytännön mallinnuksessa kaasuvirtojen, joissa kiihtyvyys ilman kemiallisia reaktioita.

Ideaalikaasulaki ei tee oletus ominaislämpö kaasun. Yleisimmässä tapauksessa erityinen lämpö on funktio sekä lämpötilan ja paineen. Jos paine-riippuvuus on laiminlyöty tietyn sovelluksen, joskus kaasu sanotaan olevan täydellinen kaasu, vaikka tarkkaa oletukset voivat vaihdella tekijän ja / tai tieteen.

Ihanteellinen kaasu, ideaalikaasulaki sovelletaan ilman rajoituksia ominaislämpö. Ideaalikaasu on yksinkertaistettu "todellinen kaasu" olettaen, että puristuvuustekijä Z on 1 siten, että tämä pneumaattinen suhde pysyy vakiona. Puristuvuustekijä yhden edellyttää myös neljä tilamuuttujat seurata ideaalikaasulaki.

Tämä lähentäminen on paremmin sovelluksiin tekniikan vaikka yksinkertaisempia malleja voidaan käyttää tuottamaan "pallo-puisto" alue, missä todellinen ratkaisu pitäisi olla. Esimerkiksi jos "ideaalikaasu lähentäminen" sopisivat olisi sisällä palotilaan suihkumoottorin. Se voi myös olla hyödyllistä pitää alkeis reaktioita ja kemialliset dissociations laskemiseksi päästöjä.

Real kaasu

Jokainen oletusten alla lisää ongelman monimutkaisuuden ratkaisu. Koska tiheys kaasun kasvaa kasvava paine, välisillä voimilla pelata enemmän merkittävä rooli kaasun käyttäytymiseen joka johtaa ideaalikaasulaki ei enää tarjota "kohtuullinen" tuloksia. Yläpäässä moottorin lämpötila-alueet, monimutkainen polttoaine imevät sisäinen energian avulla kierrosta ja tärinää, jotka aiheuttavat niiden erityiset kuumenee vaihtelevat kuin kaksiatomisen molekyylien ja jalokaasujen. On enemmän kuin kaksinkertainen, että lämpötila, elektroninen heräte ja dissosiaatio kaasun hiukkasten alkaa tapahtua, jolloin paine sopeutua suurempi määrä hiukkasia. Lopuksi kaikki termodynaamisesta prosessien oletetaan kuvaamaan yhtenäinen kaasuja, joiden nopeudet vaihtelivat kiinteän jakeluun. Käyttämällä ei-tasapainotilaan merkitsee virtauksen alalla on tunnettu siitä, jollain tavalla, jotta liuokseen. Yksi ensimmäisistä yrityksistä laajentaa rajoja ideaalikaasulaki oli sisällyttää kattavuus eri termodynaamisten prosessien säätämällä yhtälö lukea pV = vakio ja sitten vaihtelemalla n kautta erilaisia ​​arvoja, kuten ominaislämpö suhde, γ.

Real kaasu vaikutuksia ovat ne oikaisut tilille monipuolistettava kaasun käyttäytyminen:

  • Kokoonpuristuvuus vaikutukset
  • Muuttuja lämpökapasiteetti
  • Van der Waalsin voimien
  • Ei-tasapaino termodynaamisen vaikutukset
  • Ongelmia molekyyli dissosiaatioon ja alkeis reaktioita vaihteleva koostumus.

Useimpiin sovelluksiin, kuten yksityiskohtainen analyysi on liikaa. Esimerkkejä, joissa "Real Gas vaikutuksia" olisi merkittävä vaikutus olisi päällä avaruussukkula maahanpaluulle jossa erittäin korkeissa lämpötiloissa ja paineissa ovat läsnä tai kaasut aikana geologisia tapahtumia kuvaksi 1990 purkauksen Mount Redoubt.

Historiallinen synteesi

Boylen laki

Boylen laki oli ehkä ensimmäinen ilmentymä tilanyhtälö. Vuonna 1662 Robert Boyle suoritetaan sarja kokeita käyttämällä J-muotoinen lasiputkeen, joka on suljettu toisesta päästä. Elohopea lisättiin putkeen sulkien kiinteän määrän ilmaa lyhyellä, suljettu pää putken. Sitten kaasun määrä oli huolellisesti mitattiin elohopean lisättiin putkeen. Kaasun paine voidaan määrittää ero elohopean tason lyhyen putken ja että pitkä, avoin pää. Kuva Boylen Laitteet näkyy joitakin eksoottisia käyttämiä työkaluja Boyle aikana hänen tutkimus kaasuja.

Näiden kokeiden, Boyle totesi, että painostusta kaasua pidetään tasaisessa lämpötilassa vaihtelee käänteisesti äänenvoimakkuutta kaasun. Esimerkiksi, jos tilavuus on puolittunut, paine on kaksinkertaistunut; ja jos määrä on kaksinkertaistunut, paine on puolittunut. Otetaan huomioon käänteinen suhde paineen ja tilavuuden, tuote paineen ja tilavuuden on vakio tietylle massan rajoittuu kaasun niin kauan kuin lämpötila on vakio. Totesi kaava, näin on:

Koska ennen ja jälkeen tilavuudet ja paineet kiinteän määrän kaasua, jossa ennen ja jälkeen lämpötilat ovat samat molemmat yhtä vakio k, ne voidaan liittyvän yhtälöllä:

Charlesin laki

Vuonna 1787, Ranskan fyysikko ja ilmapallo pioneeri Jacques Charles, todettiin, että happi, typpi, vety, hiilidioksidi, ja ilma laajentaa samassa määrin samana 80 kelvinin välein. Hän totesi, että ihanteellinen kaasun vakiopaineessa, tilavuus on suoraan verrannollinen sen lämpötila:

Gay-Lussac laki

Vuonna 1802, Joseph Louis Gay-Lussac julkaisi tulokset samankaltaisia, vaikka laajempi kokeita. Gay-Lussac hyvitetään Charle aikaisemman työn nimeämällä lain hänen kunniakseen. Gay-Lussac itse hyvitetään lain kuvataan paine, jonka hän löysi vuonna 1809. Siinä todetaan, että paine kohdistuu kontin puolelta ideaalikaasun on verrannollinen sen lämpötila.

Avogadron laki

Vuonna 1811, Amedeo Avogadron varmisti, että yhtä suuret määrät puhdasta kaasut sisältävät saman määrän hiukkasia. Hänen teoriansa ei yleisesti hyväksytty vasta 1858, kun toinen italialainen kemisti Stanislao Cannizzaro kykeni selittämään epäideaalisen poikkeuksia. Työstään kaasujen vuosisadan etukäteen, määrä joka kantaa hänen nimeään Avogadron vakio edustaa atomien lukumäärä löytyy 12 grammaa alkuainehiiltä-12. Tämä tietty määrä kaasua hiukkasia, vakio lämpötila ja paine miehittää 22,40 litraa, joka kutsutaan moolitilavuus.

Avogadron lain mukaan viemä ideaalikaasun on verrannollinen määrä myyrät läsnä säiliössä. Tämä aiheuttaa moolitilavuutta kaasua, joka STP on 22,4 dm. Suhde saadaan

jossa n on yhtä suuri kuin lukumäärä moolia kaasua.

Dalton laki

Vuonna 1801, John Dalton julkaisi lain osapaineet työstään ideaalikaasulaki suhde: paine seos ei reaktiivisten kaasujen on yhtä suuri summa paineita kaikkien olennaisten kaasujen yksin. Matemaattisesti, tämä voidaan edustaa n lajeja, kuten:

Pressuretotal = paineet1 + Pressure2 + ... + Pressuren

Kuva Dalton päiväkirjaa kuvaa symboliikka hän käyttää yleisnimityksenä tallentaa polku hän seurasi. Yksi hänen avaimen lehti huomautuksensa sekoitettaessa reagoi "elastinen nesteitä" olivat seuraavat:

  • Toisin kuin nesteet, raskaampia kaasuja ei ajelehtia pohjaan sekoitettaessa.
  • Kaasu hiukkanen identiteetti ollut mitään osuutta määritettäessä loppupaine.

Special aiheita

Kokoonpuristuvuus

Thermodynamicists käyttää tätä tekijä muuttaa ideaalikaasun yhtälö tilille puristuvuus vaikutuksia todellinen kaasuja. Tämä tekijä edustaa suhde todellinen ja ihanteellinen tiettyjä määriä. Se on joskus kutsutaan "tuhertaa-tekijä" tai korjaus laajentaa hyödyllinen valikoima ideaalikaasulaki suunnittelua varten. Yleensä tämä Z arvo on hyvin lähellä ykköstä. Puristuvuustekijä kuva havainnollistaa Z vaihtelee laajalla erittäin kylmissä lämpötiloissa.

Reynoldsin luku

Virtausmekaniikka, Reynoldsin luku on suhde hitausvoimien viskoosivirtauksesta voimia. Se on yksi tärkeimmistä dimensioton numerot virtaustekniikan ja käytetään yleensä yhdessä muiden dimensioton numerot, tarjota yksi peruste dynaaminen vertauksen. Sinänsä Reynoldsin luvun tarjoaa yhteyden mallinnuksen tulokset ja täysimittainen todellisia olosuhteita. Sitä voidaan myös käyttää kuvaamaan virtauksen.

Viskositeetti

Viskositeetti, fysikaalisen ominaisuuden, on mitata kuinka hyvin vierekkäisten molekyylien kiinni toisiinsa. Kiinteä kestää leikkausvoima, koska voimaa näiden tahmea välisillä voimilla. Nestettä jatkuvasti muuttaa muotoaan, kun siihen kohdistuu samanlainen kuormitus. Kun taas kaasu on pienempi arvo on viskositeetti kuin neste, se on edelleen havaittavissa omaisuutta. Jos kaasuja ei ollut viskositeetti, niin ne eivät tartu pintaan siiven ja muodostaa rajakerroksen. Tutkimus deltasiipi vuonna Schlieren kuva paljastaa, että kaasun kiinni hiukkasia toisiinsa.

Turbulenssi

Nesteen dynamiikka, turbulenssi tai pyörrevirtausolosuhteissa on virtaukset ominaista kaoottinen, stokastinen omaisuutta muutoksia. Tämä sisältää vähän vauhtia diffuusio, korkea vauhtia kiertoilmauuni, ja nopea vaihtelu paineen ja nopeuden tilassa ja ajassa. Satelliittinäkymä sään noin Robinson Crusoe saaret esittää vain yksi esimerkki.

Rajakerroksen

Hiukkasia, itse asiassa, "kiinni" pintaan liikkuvan esineen läpi. Tämä kerros hiukkasia kutsutaan rajakerroksen. Pinnalla esine, se on olennaisesti staattinen kitkan vuoksi pinnan. Objekti, sen rajakerroksen on tehokkaasti uusiin esineen muotoon, että loput molekyylien "nähdä", kun objekti lähestymistapoja. Tämä rajakerros voi erottaa pinnasta, lähinnä luoda uuden pinnan ja täysin muuttaa virtaustien. Klassinen esimerkki tästä on pysähtyminen kantopinnan. Deltasiipi kuva osoittaa selvästi rajakerroksen paksuuntuminen kuin kaasu virtaa oikealta vasemmalle pitkin etureunaa.

Suurin entropia periaate

Kuten kokonaismäärä vapausasteita lähestyy ääretöntä, järjestelmä löytyy macrostate, joka vastaa korkeinta moninaisuus. Jotta havainnollistaa tätä periaatetta, tarkkailla ihon lämpötila jäädytetty metallitangon. Käyttämällä lämpökuva ihon lämpötila, huomaa lämpötilan jakautuminen pinnalle. Tämä alustava havainto lämpötilan edustaa "mikrotila." Joskus tulevaisuudessa, toinen havainto ihon lämpötila tuottaa toisen mikrotila. Jatkamalla Tämän havainnon prosessia, on mahdollista tuottaa sarja mikrotilojen, jotka kuvaavat terminen historia baarin pintaa. Luonnehdinta tämän historiallisen sarjan mikrotilojen on mahdollista valitsemalla macrostate että onnistuneesti luokittelee ne kaikki yhdeksi ryhmittymään.

Termodynaamisen tasapainon

Kun energian siirto lakkaa järjestelmästä, tämä ehto kutsutaan termodynaamisen tasapainon. Yleensä tämä edellytys merkitsee järjestelmän ja ympäristö ovat samassa lämpötilassa, jotta lämpö ei enää niiden välisiä siirtoja. Se merkitsee myös sitä, että ulkoiset voimat ovat tasapainossa, ja kaikki kemialliset reaktiot järjestelmän sisällä ovat täydellisiä. Aikajana vaihtelee näihin tapahtumiin riippuen kyseisen järjestelmän. Säiliö jään annettiin sulaa huoneenlämpötilassa kestää tuntia, kun taas puolijohteet lämmönsiirron että tapahtuu laitteen siirtymistä edelleen pois Valtio voisi olla luokkaa muutama nanosekuntia.

  0   0
Edellinen artikkeli Jason Caffey
Seuraava artikkeli Michelle Ang

Kommentit - 0

Ei kommentteja

Lisääkommentti

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Merkkiä jäljellä: 3000
captcha