Verband Tussen Druk En Temperatuur Van Een Gas Gay Lussac

VERBAND TUSSEN DRUK EN TEMPERATUUR VAN EEN GAS BIJ CONSTANT VOLUME

EXPERIMENTEEL ONDERZOEK Sluit in een kleine kolf een bepaalde massa lucht af met een stop en een manometer, druksonde of druksensor. De massa en het volume van de afgesloten lucht in de kolf en de druksensor blijven dan constant. Een toestandsverandering bij constant volume noemt men een isochore toestandsverandering .

Je bekomt bijvoorbeeld:

Meet de temperatuur van de lucht in de kolf met een temperatuursensor in het midden van de kolf. Je kan ook de temperatuur van het water meten. Je moet dan wel de warmtetoevoer voor elke temperatuurmeting tenminste een minuut onderbreken opdat de lucht in de kolf overal dezelfde temperatuur zou aannemen. Roer ondertussen goed in het water.

θ (°C) p (hPa) 20 1010 46 1 100 61 1 150 75 1200 90 1250

(p, θ )-diagram

In het (p, θ )-diagram wordt het verband tussen de druk en de temperatuur weergegeven met een rechte die NIET door de oorsprong (0,0) gaat.

Verleng je die rechte, dan snijdt ze de θ -as bij -273,15 °C.

BESLUIT Het (p, θ )-diagram van een bepaalde massa gas bij constant volume is een rechte die na verlenging de θ -as snijdt bij -273,15 °C.

REËLE EN IDEALE GASSEN Alle bestaande gassen noemt men reële gassen. Bij een hoge temperatuur kunnen sommige gasmoleculen ontbinden in kleinere moleculen, waardoor het aantal moleculen plots toeneemt en de gaswetten niet meer gelden. Bij een voldoende lage temperatuur kunnen zij condenseren en omgezet worden in een vloeistof of vaste stof, onder invloed van de cohesiekrachten. Het (p, θ )-diagram van een reëel gas is dus een rechte die stopt vooraleer ze de θ -as snijdt. Zo wordt helium bij een luchtdruk van 1 013 hPa vloeibaar bij - 269°C en aardgas bij -161 °C. Een ideaal gas is een denkbeeldig gas dat niet kan condenseren. Het bestaat uit puntvormige moleculen zonder eigen volume. Ze beïnvloeden elkaar niet. Er is geen cohesiekracht tussen de moleculen. Ze bezitten wel massa en kinetische energie. De druk van een ideaal gas wordt nul bij -273,15 °C. Het (p, θ )-diagram van een ideaal gas is dan een rechte die stopt op de θ -as bij -273,15 °C.

BESLUIT Een ideaal gas is een denkbeeldig gas dat bestaat uit puntvormige moleculen zonder eigen volume en waar geen cohesiekrachten op aangrijpen. Het kan niet ontbinden in andere gassen of omgezet worden in een vloeistof. Het volgt de gaswetten bij elke temperatuur. Alle bestaande gassen zijn reële gassen.

ABSOLUTE NULPUNT Bij het absolute nulpunt is er geen thermische beweging meer. De snelheid van de materiedeeltjes is dan nul. Het absolute nulpunt bedraagt -273,15 °C.

DRUKWET VAN Gay-Lussac

In een (p,T)-diagram wordt het verband tussen de druk van een bepaalde massa van een ideaal gas en zijn kelvintemperatuur weergegeven door een schuine rechte die begint in de oorsprong (0,0) van het assenstelsel.

BESLUIT Drukwet van Gay-Lussac De verhouding van de druk van een gas tot zijn kelvintemperatuur is constant. p/T = k Voorwaarden: het volume, de massa en de aard van het gas moeten constant blijven.

Heeft een bepaalde massa van een gas bij een temperatuur T 1 een druk p 1 en heeft dezelfde massa van hetzelfde gas bij een temperatuur T 2 een druk P 2 dan geldt, vermits k gelijk is in beide toestanden, en wanneer het volume constant blijft: