Forestil dig, at du skal ud på en tur med en varmluftsballon. Kaptajnen tænder en propangasbrænder, for at opvarme indersiden af ballonen. Efterhånden som luften opvarmes, udvider den sig og bliver mindre tæt end luften uden for ballonen, hvilket får ballonen og dens passagerer til at lette. I 1787, foreslog ballonskipperen og fysikeren Jacques Charles (1746-1823), at volumen af en gas, er afhængig af temperaturen. Dette forslag blev til Charles lov som siger, at en gas volumen (V) er direkte relateret til temperaturen (T i kelvin), når der ikke er nogen ændring i trykket (P) eller mængden af gassen (n). En direkte relation er et, hvor de relaterede egenskaber øges eller falder sammen. For to tilstande, start- og sluttilstand, kan vi opstille Charles lov som følger:
Charles lov
Alle temperaturer der anvendes i gaslovsberegninger, skal konverteres til deres tilsvarende temperatur i kelvin (K).
For at fastslå effekten af temperaturændringer på en gas volumen, bibeholdes trykket og mængden af gas konstant. Hvis vi øger temperaturen på en gasprøve, ved vi fra den kinetisk-molekylære gasteori, at bevægelsen (kinetisk energi) af gasmolekylerne også øges. For at bibeholde trykket konstant, skal beholderens volumen øges (se figur 11.5). Hvis temperaturen på gassen sænkes, skal volumen på beholderen også gøre mindre, for at beholde det samme tryk.
Konceptforståelse 11.4 |
Charles lovAngiv og forklar årsagen til ændringen (stiger, falder) for en gas, som opstår i hvert af følgende, når n og P ikke ændres: Svara. Når temperaturen på en gas stiger ved konstant n og P, bevæger gaspartiklerne sig hurtigere. For at bibeholde det samme tryk, skal beholderens volumen blive større. b. Når temperaturen på en gas falder ved konstant n og P, bevæger gaspartiklerne sig langsommere. For at bibeholde det samme tryk, skal beholderens volumen blive mindre. |
Opgaveeksemepel 11.4 |
Beregning af volumen når temperaturen ændresEn prøve med argongas, har en volumen på 5,40 L og en temperatur på 15 ºC. Hvad er volumen af gassen, i liter, når temperaturen er hævet til 42 ºC, ved konstant tryk og mængde af gas? LøsningTrin 1: T1 = 15 ºC + 273 = 288 K
Trin 2: Trin 3: |
11.5 – Temperatur og tryk (Gay-Lussacs Lov) →