La legge dei gas ideali dice che $ pV = nRT $. Quindi con la compressione, un modo per aggiungere pressione che riduce il volume, puoi effettivamente aumentare la temperatura?
Non ha senso che tu possa aumentare la temperatura, cioè aggiungere allenergia cinetica delle molecole, semplicemente aumentando la pressione, pressione intesa come forza esercitata sul gas dallambiente circostante. Qualcuno può spiegare questa contraddizione?
Commenti
- pressione non significa la forza esercitata sul gas dallambiente circostante, ma la forza esercitata dal il gas sulle pareti del container diviso per larea del muro.
- Ok, abbastanza giusto un feedback sulla dicitura
- Karl, stai dicendo che , nella compressione adiabatica di un gas ideale in un sistema chiuso (ad esempio, un cilindro isolato con un pistone), non vi è alcun cambiamento nellenergia o temperatura interna del gas?
- Davvero. Quindi si prega di commentare quanto segue per il caso di un cambiamento di volume reversibile adiabatico: $ dU = nC_vdT = -PdV = – \ frac {nRT} {V} dV $. Quindi, $ d \ ln T = – \ frac {R} {C_v} d \ ln V $. Quindi, quando il volume diminuisce, la temperatura aumenta.
- Ho mescolato espansione libera e compressione / espansione reversibile.
Risposta
Penso che quello che stai chiedendo sia “perché la temperatura del gas può aumentare quando lo comprimi, anche se la bombola è adiabatica in modo che nessun calore possa entrare nel gas?” Quando muovi il pistone per comprimere il gas, stai lavorando sul gas allinterfaccia con il pistone. Il pistone si sta muovendo verso il gas e le molecole di gas che entrano in collisione con il pistone se ne vanno con una velocità media maggiore rispetto a quando sono arrivate. Quindi la loro energia cinetica media sta aumentando. Se si verificasse unespansione, in modo tale che il pistone si allontanasse dal gas, le molecole in collisione se ne andrebbero con unenergia cinetica media inferiore.
Commenti
- Chi ha parlato del tasso di compressione? Alla fine, è solo la quantità totale di lavoro che determina la variazione di temperatura, ma ' è proprio uguale allintegrale della forza per unità di area ai tempi della faccia del pistone il tasso di variazione del volume (tasso di compressione) dt. Sai, per un processo adiabatico, $ \ Delta U = – \ int {P_ {ext} dV} $, dove, per un gas ideale U = U (T).
- Mi attengo a ciò che ho detto.
- Stai parlando di un gas o aria ideale? Per laria almeno una parte del motivo è che le molecole si attraggono e non è lideale. Un gas ideale aumenterebbe la temperatura? (In entrambi i casi PV = nRT, non dice wither T cambia.) Una buona domanda a cui non è stata data risposta qui o in qualsiasi altro posto che potessi trovare.
- @Tuntable Sto parlando sia di gas reali che di gas ideali. Naturalmente, anche un gas ideale aumenterebbe di temperatura. PV-nRT non è lunica caratteristica di un gas ideale che conta. Anche qui entra in gioco la prima legge della termodinamica e, per un gas ideale, lenergia interna è una funzione della temperatura. Hai letto i miei commenti al post dellOP '?
- Non è affatto chiaro che un gas ideale aumenterebbe di temperatura, almeno non in modo significativo. Certo, aumentando la pressione aumenta lentalpia, ma lentalpia è T + PV. Se sei sicuro che aumenti la temperatura di un gas ideale, di quanto? Hai una formula o un riferimento?
Risposta
Se avessi un modo per aumentare la pressione senza variazione di volume, quindi sì, la temperatura aumenterebbe secondo la legge dei gas ideali. In realtà, la maggior parte delle compressioni avviene riducendo il volume o aumentando N, quindi leffetto della temperatura è difficile da vedere direttamente perché anche altre cose stanno cambiando.
La pressione in PV = nRT è la forza esercitata dal gas sulle pareti del contenitore. Allaumentare della temperatura, le particelle si muovono più velocemente e quindi hanno velocità maggiori, quindi maggiore quantità di moto e quindi maggiore forza quando entrano in collisione con le pareti, quindi la pressione aumenta.
Commenti
- Capisco quello che stai dicendo e sono daccordo. Sì, la legge dei gas ideali dice che accade in teoria, ma in realtà accade senza cambiare il volume o il numero di atomi?
- Come puoi comprimere un gas senza cambiarne il volume? Comprimere significa diminuire il suo volume.
- Stavo commentando lidea di cambiare la pressione senza volume, non compressione.
- A volume costante, è necessario aggiungere calore per aumentare la temperatura in modo che la pressione può aumentare. Laumento della temperatura è la causa e laumento della pressione è leffetto, piuttosto che il contrario.
- Ok, sì, questa è lidea che stavo arrivando nel commento precedente. Grazie!
Risposta
Sappiamo tutti che i solidi hanno dimensioni definite e ovviamente hanno volume definito. Il liquido ha un volume definito ma nessuna forma. I gas non hanno né forma né volume. Il gas occuperà il volume disponibile del contenitore. Le molecole utilizzano lo spazio libero disponibile per il loro movimento.
Così nei gas, è possibile modificare esternamente il grado di libertà delle sue molecole. Quando si aumenta il volume del contenitore, si aumenta il grado di libertà delle molecole di gas. E viceversa anche è vero.
Venendo alla domanda, quando si diminuisce il grado di libertà delle molecole (diminuendo il volume del contenitore), a causa della limitazione nella loro mobilità, lenergia residua in eccesso deve (Tendenza di tutto il sistema a minimizzare il suo stato energetico). Naturalmente il gas diventa caldo in un grande per scambiare lenergia in eccesso con lambiente circostante. (La maggior parte dello scambio naturale di energia avviene tramite energia termica).