Legea gazelor ideale spune că $ pV = nRT $. Deci, cu compresie, o modalitate de a adăuga presiune care face volumul mai mic, puteți crește de fapt temperatura?
Nu are sens pentru mine că puteți crește temperatura, adică să adăugați la energia cinetică a moleculelor, pur și simplu prin creșterea presiunii, presiunea însemnând forța exercitată asupra gazului din împrejurimile sale. Poate cineva să explice această contradicție?
Comentarii
- presiunea nu înseamnă forța exercitată asupra gazului de către împrejurimi, înseamnă forța exercitată prin gazul de pe pereții containerului împărțit la zona peretelui.
- Ok suficient de corect să ne întoarcem despre formulare
- Karl, spui că , în compresia adiabatică a unui gaz ideal într-un sistem închis (de exemplu, un cilindru izolat cu piston), nu există nicio modificare a energiei sau temperaturii interne a gazului?
- Într-adevăr. Apoi, vă rugăm să comentați următoarele pentru o modificare a volumului reversibil adiabatic: $ dU = nC_vdT = -PdV = – \ frac {nRT} {V} dV $. Deci, $ d \ ln T = – \ frac {R} {C_v} d \ ln V $. Deci, atunci când volumul scade, temperatura crește.
- Am amestecat expansiunea liberă și compresia / expansiunea reversibilă.
Răspuns
Cred că ceea ce vă întrebați este „de ce poate crește temperatura gazului atunci când îl comprimați, chiar dacă butelia este adiabatică, astfel încât să nu poată pătrunde nicio căldură în gaz?” Când mutați pistonul pentru a comprima gazul, lucrați la gaz la interfața cu pistonul. Pistonul se deplasează spre gaz, iar moleculele de gaz care se ciocnesc cu pistonul pleacă cu o viteză medie mai mare decât atunci când au ajuns. Deci, energia lor cinetică medie crește. Dacă s-ar produce expansiune, astfel încât pistonul să se îndepărteze de gaz, moleculele care se ciocnesc ar pleca cu o energie cinetică medie mai mică.
Comentarii
- Cine a spus ceva despre rata de compresie? În cele din urmă, doar cantitatea totală de muncă determină modificarea temperaturii, dar ' este egală cu integrala forței pe unitate de suprafață la timpi rata de schimbare a volumului (rata de compresie) dt. Știți, pentru un proces adiabatic, $ \ Delta U = – \ int {P_ {ext} dV} $, unde, pentru un gaz ideal U = U (T).
- Rămân în acord cu ceea ce am a spus.
- Vorbiți despre un gaz sau aer ideal? Pentru aer, cel puțin o parte din motiv este că moleculele se atrag reciproc și nu este ideal. Ar crește un gaz ideal temperatura? (Oricum, PV = nRT, nu spune că se schimbă T). O întrebare bună, fără răspuns aici sau în altă parte pe care aș putea să o găsesc.
- @Tuntable Vorbesc atât despre gazele reale, cât și despre gazele ideale. Desigur, un gaz ideal ar crește și temperatura. PV-nRT nu este singura caracteristică a unui gaz ideal care contează. Aici intră în joc și prima lege a termodinamicii și, pentru un gaz ideal, energia internă este o funcție a temperaturii. Ați citit comentariile mele la postarea OP '?
- Nu este deloc clar că un gaz ideal ar crește temperatura, cel puțin nu semnificativ. Sigur, creșterea presiunii crește entalpia, dar entalpia este T + PV. Dacă sunteți sigur că crește temperatura unui gaz ideal, atunci cu cât? Aveți o formulă sau o referință?
Răspundeți
Dacă ați avut o modalitate de a crește presiunea fără schimbarea volumului, atunci da, temperatura ar crește conform legii gazelor ideale. În realitate, majoritatea compresiei au loc prin reducerea volumului sau creșterea N, astfel încât efectul temperaturii este greu de văzut direct, deoarece și alte lucruri se schimbă.
Presiunea în PV = nRT este forța exercitată de gaz pe pereții recipientului. Pe măsură ce temperatura crește, particulele se mișcă mai repede și, prin urmare, au viteze mai mari, deci un impuls mai mare și, prin urmare, o forță mai mare atunci când se ciocnesc cu pereții, astfel presiunea crește.
Comentarii
Răspuns
Știm cu toții, solidele au dimensiunea defenită și, evident, au volum defenit. Lichidul are volum defenit, dar nu are formă. Gazele nu au nici formă, nici volum. Gazul va ocupa volumul disponibil al containerului. Moleculele folosesc spațiul liber disponibil pentru mișcarea lor.
Astfel, în gaze, puteți schimba extern gradul de libertate al moleculelor sale. Când creșteți volumul containerului, creșteți gradul de libertate al moleculelor de gaz. Și, dimpotrivă, este adevărat.
Venind la întrebare, când scădeți gradul de libertate al moleculelor (prin scăderea volumului containerului), datorită limitării mobilității lor, excesul de energie reziduală trebuie să (toate tendințele sistemului de a minimiza starea sa de energie). Bineînțeles, gazul devine fierbinte pentru a schimba excesul de energie către mediul înconjurător. (Majoritatea schimbului de energie naturală se face prin energie termică).