A légmennyiség kiszámítása

Posted on
Szerző: Laura McKinney
A Teremtés Dátuma: 2 Április 2021
Frissítés Dátuma: 18 November 2024
Anonim
A légmennyiség kiszámítása - Tudomány
A légmennyiség kiszámítása - Tudomány

Tartalom

Képzelje el, hogy búvár vagy, és ki kell számítania a tartály légkapacitását. Vagy képzelje el, hogy felfújott egy ballont egy bizonyos méretre, és azon gondolkodik, milyen a nyomás a ballon belsejében. Vagy tegyük fel, hogy összehasonlítja a normál sütő és a kenyérpirító sütési idejét. Hol kezdje?


Ezeknek a kérdéseknek a levegőmennyiséggel, valamint a levegőnyomás, a hőmérséklet és a térfogat közötti kapcsolatgal kell kapcsolatba kerülniük. És igen, kapcsolatban állnak egymással! Szerencsére már számos tudományos törvény kidolgozásra került ezeknek a kapcsolatoknak a kezelésére. Csak meg kell tanulnia, hogyan kell ezeket alkalmazni. Ezeket a törvényeket gáz törvényeknek hívjuk.

TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)

A Gáz törvények vannak:

Boyles törvény: P1V1 = P2V2.

Charles törvény: P1 ÷ T1 = P2 ÷ T2, ahol T Kelvinben van.

Kombinált gáz törvény: P1V1 ÷ T1 = P2V2 ÷ T2, ahol T Kelvinben van.


Ideális gáz törvény: PV = nRT, (mérések SI-egységekben).

Légnyomás és térfogat: Boyles törvény

A Boyles-törvény meghatározza a gázmennyiség és a nyomás közötti kapcsolatot. Gondoljon erre: Ha beteszi egy doboz tele levegőt, majd a méretének felére nyomja le, akkor a levegő molekuláinak kevesebb mozgástere van, és sokkal jobban ütköznek egymásba. A levegőmolekulák ezeknek az ütközéseknek egymással és a tartály oldalaival képesek létrehozni a légnyomást.

A Boyles törvény nem veszi figyelembe a hőmérsékletet, tehát a a hőmérsékletnek állandónak kell lennie annak felhasználása érdekében.

Boyles törvény kijelenti, hogy állandó hőmérsékleten egy bizonyos gáztömeg (vagy -mennyiség) térfogata fordítva változik a nyomás függvényében.


Az egyenlet formájában:

P1 x V1 = P2 x V2

ahol P1 és V.1 a kezdeti térfogat és nyomás, valamint P2 és V.2 az új térfogat és nyomás.

Példa: Tegyük fel, hogy olyan akváriumtartályt tervez, ahol a légnyomás 3000 psi (font / négyzet hüvelyk), és a tartály térfogata (vagy „kapacitása”) 70 köbméter. Ha inkább úgy dönt, hogy inkább egy 3500 psi-nél nagyobb nyomású tartályt készít, akkor mekkora lenne a tartály térfogata, ha feltételezzük, hogy ugyanazzal a levegővel tölti fel és a hőmérsékletet ugyanolyannak tartja?

Csatlakoztassa az adott értékeket a Boyles törvényhez:

3000 psi x 70 ft3 = 3500 psi x V2

Egyszerűsítse, majd szigetelje el a változót az egyik oldalon az egyenlettel:

210 000 psi x láb3 = 3500 psi x V2

(210 000 psi x láb3 ) ÷ 3500 psi = V2

60 láb3 = V2

Tehát a búvár tartályának második változata 60 köbméter legyen.

Levegő hőmérséklete és térfogata: Károly törvény

Mi a helyzet a térfogat és a hőmérséklet között? A magasabb hőmérsékletek miatt a molekulák felgyorsulnak, egyre nehezebben ütköznek a tartályuk oldalával, és kifelé nyomják. Charles Law adja meg a helyzet matematikáját.

Charles törvény kijelenti, hogy állandó nyomáson az adott gáz tömegének (mennyiségének) térfogata közvetlenül arányos annak (abszolút) hőmérsékletével.

Vagy V1 ÷ T1 = V2 ÷ T2.

A Charles Law szerint a nyomást állandó értéken kell tartani, és a hőmérsékletet Kelvinben kell mérni.

Nyomás, hőmérséklet és térfogat: a kombinált gázról szóló törvény

Mi van, ha a nyomás, a hőmérséklet és a térfogat ugyanabban a problémában van együtt? Erre is szabály van. A Kombinált gáz törvény átveszi a Boyles Law és a Charles Law információkat, és összekapcsolja azokat a nyomás-hőmérséklet-térfogat kapcsolat egy másik aspektusának meghatározása céljából.

A Kombinált gáz törvény kijelenti, hogy egy adott gázmennyiség arányos a kelvin hőmérséklete és a nyomása arányával. Ez bonyolultnak hangzik, de vessünk egy pillantást az egyenletre:

P1V1 ÷ T1 = P2V2 ÷ T2.

A hőmérsékletet ismét Kelvinben kell mérni.

Az ideális gáz törvény

A gáz ezen tulajdonságaira vonatkozó végső egyenlet a Ideális gáz törvény. A törvényt az alábbi egyenlet adja:

PV = nRT,

ahol P = nyomás, V = térfogat, n = molszám, R jelentése a univerzális gázállandó, amely megegyezik 0,0821 L-atm / mol-K-val, és T a hőmérséklet Kelvinben. Annak érdekében, hogy az összes egység helyes legyen, konvertálnia kell SI egységek, a tudományos közösségen belüli szokásos mértékegységeket. A térfogatértéke liter; nyomáshoz, atm; és a hőmérséklet szempontjából Kelvin (n, a molok száma már SI-egységekben kifejezve).

Ezt a törvényt nevezzük "ideális" gázszabálynak, mivel feltételezi, hogy a számítások olyan gázokra vonatkoznak, amelyek a szabályokat követik. Szélsőséges körülmények között, például szélsőségesen meleg vagy hideg körülmények között, egyes gázok eltérően viselkedhetnek, mint azt az ideális gázról szóló törvény javasolja, ám általában biztonságos azt feltételezni, hogy a törvény szerinti számítások helyesek lesznek.

Most már többféle módon tudja kiszámítani a levegő mennyiségét különféle körülmények között.