Τι είναι η αέρια κατάσταση:
Μια αέρια κατάσταση ονομάζεται κατάσταση ύλης που αποτελείται από την ομαδοποίηση ατόμων και μορίων με μικρή δύναμη έλξης μεταξύ τους ή σε διαστολή, πράγμα που σημαίνει ότι δεν μπορούν να ενωθούν εντελώς.
Η ουσία στην αέρια κατάσταση ονομάζεται αέριο. Η λέξη gas προέρχεται από τη λατινική φωνή αντίο που σημαίνει "χάος". Επινοήθηκε από τον χημικό Jan Baptista van Helmont τον 17ο αιώνα.
Η αέρια κατάσταση είναι μία από τις καταστάσεις συσσωμάτωσης της ύλης, μαζί με τις καταστάσεις υγρού, στερεού, πλάσματος και Bose-Einstein.
Νερό κατά τη διαδικασία εξάτμισης ή βρασμού.
Μερικοί παραδείγματα ύλης στην αέρια κατάσταση είναι:
- αέριο οξυγόνο (O2);
- αέριο διοξείδιο του άνθρακα (CO2) ·
- φυσικό αέριο (χρησιμοποιείται ως καύσιμο) ·
- ευγενή αέρια όπως το ήλιο (He). αργόν (Ar); νέον (Ne); krypton (Kr); xenon (Xe), ραδόνιο (Rn) και oganeson (Og).
- άζωτο (Ν2);
- υδρατμος.
Το νερό είναι το μόνο στοιχείο που μπορεί να βρεθεί σε όλες τις καταστάσεις συσσωμάτωσης της ύλης φυσικά (στερεό, υγρό και αέριο).
Χαρακτηριστικά της αέρια κατάσταση
Διαφορετικά αέρια στους περιέκτες τους.
Στην αέρια κατάσταση, η ενέργεια του διαχωρισμού μεταξύ μορίων και ατόμων υπερβαίνει τη δύναμη έλξης μεταξύ τους, η οποία δημιουργεί μια σειρά χαρακτηριστικών ή ιδιοτήτων των αερίων.
- Τα αέρια περιέχουν λιγότερα σωματίδια από τα υγρά και τα στερεά.
- Τα σωματίδια διαχωρίζονται ευρέως μεταξύ τους, επομένως η αλληλεπίδρασή τους είναι μικρή.
- Τα σωματίδια βρίσκονται σε συνεχή και άτακτη κίνηση.
- Τα αέρια δεν έχουν καθορισμένο σχήμα ή όγκο.
- Όταν υπάρχουν συγκρούσεις μεταξύ σωματιδίων, αλλάζουν κατεύθυνση και ταχύτητα με χαοτικό τρόπο, γεγονός που αυξάνει την απόσταση και τον όγκο του αερίου.
- Τα περισσότερα αέρια είναι άυλα, άχρωμα και άγευστα.
- Τα αέρια μπορούν να καταλάβουν όλο τον όγκο που έχουν διαθέσιμο.
- Τα αέρια μπορούν να συμπιεστούν στο σχήμα του δοχείου τους.
Αλλαγές της κατάστασης των αερίων
Αλλαγές της κατάστασης των αερίων. Σημειώστε επίσης τον διαχωρισμό μεταξύ σωματιδίων ανάλογα με την κατάσταση της ύλης.
Σύμφωνα με τις μεταβλητές της θερμοκρασίας και της πίεσης, οι διεργασίες μετασχηματισμού της ύλης μπορούν να δημιουργηθούν από τη μία κατάσταση συσσωμάτωσης ή την άλλη. Οι αλλαγές της ύλης που περιλαμβάνουν την αέρια κατάσταση είναι οι ακόλουθες:
Συμπύκνωση ή υγροποίηση
Είναι η μετάβαση από την αέρια κατάσταση στην υγρή κατάσταση. Εμφανίζεται όταν ένα αέριο υποβάλλεται σε πτώση της θερμοκρασίας, το οποίο μειώνει την κίνηση των σωματιδίων και τα ενθαρρύνει να συστέλλονται μαζί έως ότου γίνουν υγρά. Μπορούμε να επισημάνουμε δύο καθημερινά παραδείγματα με νερό: 1) όταν τα σύννεφα μετατρέπονται σε βροχόπτωση. 2) όταν ένα ποτήρι με κρύο ποτό παράγει σταγόνες νερού στο εξωτερικό με συμπύκνωση του ζεστού αέρα από την ατμόσφαιρα.
Εξάτμιση ή βρασμός
Είναι ο μετασχηματισμός από την υγρή κατάσταση στην αέρια κατάσταση. Εμφανίζεται όταν ένα υγρό υποβάλλεται σε αύξηση της θερμοκρασίας μέχρι να φτάσει στο σημείο βρασμού. Ένα παράδειγμα μπορεί να φανεί όταν το νερό βράζει στο τηγάνι μέχρι να εξατμιστεί.
Εξάχνιση
Είναι η αλλαγή από τη στερεά κατάσταση στην αέρια κατάσταση χωρίς να χρειάζεται να περάσουμε από την υγρή κατάσταση. Η εξάχνωση συμβαίνει χάρη στις θερμοκρασίες τόσο ακραίες που δεν επιτρέπουν το σχηματισμό υγρού. Ένα παράδειγμα εξάχνωσης βρίσκεται σε ξηρό πάγο που απελευθερώνεται σε ατμούς χωρίς να περάσει από την υγρή κατάσταση.
Αντίστροφη εξάχνωση ή εναπόθεση
Είναι η αλλαγή από τη στερεά κατάσταση στην αέρια κατάσταση χωρίς να χρειάζεται να περάσουμε από την υγρή κατάσταση. Ένα παράδειγμα αντίστροφης εξάχνωσης είναι η συσσώρευση παγετού στο έδαφος.
Παράγοντες που επηρεάζουν τα αέρια
Όταν ο αέρας (αέριο) μέσα στο μπαλόνι θερμαίνεται, αυξάνεται ο όγκος και συνεπώς αυξάνεται.
Η συμπεριφορά των αερίων επηρεάζεται από τις ακόλουθες μεταβλητές:
- Όγκος (V): είναι ο χώρος που καταλαμβάνει η αέρια ύλη, ο οποίος μετριέται σε λίτρα (L). Το αέριο θα έχει μεγαλύτερο ή μικρότερο όγκο ανάλογα με το διαχωρισμό μεταξύ των σωματιδίων και του διαθέσιμου χώρου για επέκταση.
- Πίεση (P): είναι η εφαρμοζόμενη δύναμη ανά περιοχή. Η πίεση προέρχεται από το βάρος του αέρα, επομένως όσο υψηλότερο αυξάνεται το αέριο, τόσο λιγότερη πίεση υφίσταται λόγω του λιγότερου αέρα. Στην περίπτωση των αερίων, η πίεση μετράται σε ατμόσφαιρες (atm).
- Θερμοκρασία (T): είναι το μέτρο της κινητικής ενέργειας που παράγεται μεταξύ των σωματιδίων αερίου, το οποίο μετράται σε μονάδες kelvin (K). Εάν ένα κρύο σώμα της ύλης πλησιάσει ένα ζεστό, το κρύο σώμα θα αυξήσει τη θερμοκρασία του.
Αυτοί οι παράγοντες σχετίζονται με τη σειρά τους με άλλα στοιχεία που είναι εγγενή στα αέρια όπως:
- Ποσότητα: είναι η ποσότητα μάζας αερίων και μετράται σε γραμμομόρια (n).
- Πυκνότητα: αναφέρεται στη σχέση μεταξύ όγκου και βάρους.
- Καταστάσεις του υλικού.
- Συμπύκνωση
- Εξάτμιση
Νόμοι των αερίων ή νόμοι της αέρια κατάσταση
Οι νόμοι για το αέριο ονομάζονται ερμηνευτικά μοντέλα που περιγράφουν τη σχέση μεταξύ των διαφορετικών μεταβλητών που επηρεάζουν τη συμπεριφορά των αερίων (θερμοκρασία, πίεση, ποσότητα και όγκος). Υπάρχουν τέσσερις νόμοι για το φυσικό αέριο, ο καθένας επικεντρώνεται σε διαφορετικές πτυχές των αερίων. Αυτά είναι γνωστά ως:
- Ο νόμος του Boyle: ασχολείται με τη σχέση μεταξύ πίεσης και όγκου.
- Charles Law: καθορίζει τη σχέση μεταξύ θερμοκρασίας και όγκου.
- Νόμος Gay-Lussac: μελετήστε τη σχέση μεταξύ πίεσης και θερμοκρασίας.
- Ο νόμος του Avogadro: Συζητήστε τη σχέση μεταξύ όγκου και αριθμού γραμμομορίων.
Ο συνδυασμός αυτών των τεσσάρων νόμων δημιουργεί τον ιδανικό νόμο για το φυσικό αέριο.
Ιδανικός νόμος για το φυσικό αέριο
Ιδανικά αέρια είναι εκείνα των οποίων τα σωματίδια δεν έχουν ούτε έλξη ούτε απώθηση, δηλαδή δεν υπάρχουν ελκυστικές διαμοριακές δυνάμεις. Τα ιδανικά αέρια ονομάζονται έτσι επειδή είναι στην πραγματικότητα μια θεωρητική υπόθεση.
Ο ιδανικός νόμος για το φυσικό αέριο αντιπροσωπεύεται από τον ακόλουθο τύπο:
PV = nRT = NkT
όπου:
- Ρ: πίεση
- V: όγκος
- n: αριθμός γραμμομορίων
- R: σταθερά καθολικού αερίου (8,3145 J / mol k)
- Ν: Αριθμός μορίων
- k: Σταθερά του Boltzmann (8,617385 x 10-5eV / k)
- T: θερμοκρασία
Ο ιδανικός νόμος για το αέριο αφορά την πίεση, τον όγκο, τη θερμοκρασία και τη μάζα ενός αερίου ταυτόχρονα υπό τυπικές συνθήκες.
