ideaalikaasun tilanyhtälö

Selite Kun auton tai polkupyörän renkaaseen pumppaa ilmaa, paine renkaassa kohoaa. Ilma puristuu kokoon pumpussa, ja nopean pumppaamisen jälkeen pumppu selvästi lämpenee. Ilmeisesti kaasun tilavuus, paine ja lämpötila liittyvät toisiinsa jollakin tavoin.

Jos lämpötila pidetään vakiona, mutta tilavuutta pienennetään, kaasun molekyylit joutuvat lähemmäs toisiaan, ja niiden aiheuttama lisääntynyt pommitus kohottaa painetta. Vastaavasti tilavuuden suurentaminen vähentää painetta. Osoittautuu, että paineen P ja tilavuuden V muutokset riippuvat toisistaan siten, että tulo PV pysyy vakiona.

Jos taas tilavuus pysyy vakiona, mutta lämpötilaa kohotetaan, molekyylien lämpöliike kiihtyy, mikä lisää painetta. Tässä tapauksessa suhde P/T pysyy vakiona, missä T on kaasun absoluuttinen lämpötila.

Kolmas mahdollisuus on pitää paine vakiona. Lämpötilan kohottaminen lisää taaskin lämpöliikettä, mikä laajentaa kaasun tilavuutta. Nyt osoittautuu, että tilavuuden ja absoluuttisen lämpötilan suhde V/T on vakio.

Nämä kolme ominaisuutta voidaan yhdistää yhdeksi tilanyhtälöksi:

PV/T = vakio.

Kaasua, joka toteuttaa tämän yhtälön, sanotaan ideaalikaasuksi. Yhtälö voidaan johtaa teoreettisesti olettamalla, että kaasun molekyylien välillä ei vallitse mitään keskinäisiä voimia. Käytännössä monet kaasut käyttäytyvät lähes ideaalikaasun tavoin.

Jos tarkastellaan tiettyä kaasumäärää, jonka massa on m, tilavuus voidaan lausua tiheyden r avulla: V = m/r. Kun tämä sijoitetaan tilanyhtälöön, saadaan yhtälö, joka kertoo, miten tiheys riippuu paineesta ja lämpötilasta:

P / (r T ) = vakio.

Erikieliset vastineet

equation of state	englanti (English)
ideal gas	englanti (English)

Käytetyt lähteet

Zubenelgenubi

Alaviitteet

Lähdeviittaus tähän sivuun:
Tieteen termipankki 20.4.2024: Tähtitiede:ideaalikaasun tilanyhtälö. (Tarkka osoite: https://tieteentermipankki.fi/wiki/Tähtitiede:ideaalikaasun tilanyhtälö.)

Siirry tarkastelemaan sivun muokkaushistoriaa →