science >> Wetenschap >  >> Chemie

Wat gebeurt er als gas wordt verwarmd?

Gedurende een periode van eeuwen en door meerdere experimenten hebben fysici en scheikundigen de belangrijkste kenmerken van een gas kunnen relateren, inclusief het volume dat het inneemt (V) en de druk die het op zijn gas uitoefent behuizing (P), op temperatuur (T). De ideale gaswet is een destillatie van hun experimentele bevindingen. Er staat dat PV \u003d nRT, waarbij n het aantal mol van het gas is en R een constante is die de universele gasconstante wordt genoemd. Deze relatie laat zien dat, wanneer de druk constant is, het volume toeneemt met de temperatuur, en wanneer het volume constant is, de druk toeneemt met de temperatuur. Als geen van beide vast is, nemen ze allebei toe met toenemende temperatuur.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Wanneer u een gas verwarmt, zijn zowel de dampspanning als het volume bezet verhogen. De individuele gasdeeltjes worden energieker en de temperatuur van het gas stijgt. Bij hoge temperaturen verandert het gas in een plasma.
Snelkookpannen en ballonnen

Een snelkookpan is een voorbeeld van wat er gebeurt als u een gas (waterdamp) verwarmt dat beperkt is tot een vast volume. Naarmate de temperatuur stijgt, gaat de waarde op de manometer omhoog totdat de waterdamp door de veiligheidsklep begint te ontsnappen. Als het veiligheidsventiel er niet was, zou de druk blijven stijgen en de snelkookpan beschadigen of barsten.

Wanneer u de temperatuur van een gas in een ballon verhoogt, neemt de druk toe, maar dit dient alleen om rek de ballon uit en verhoog het volume. Terwijl de temperatuur blijft stijgen, bereikt de ballon zijn elastische limiet en kan deze niet langer uitzetten. Als de temperatuur blijft stijgen, barst de toenemende druk de ballon.
Heat Is Energy

Een gas is een verzameling moleculen en atomen met voldoende energie om te ontsnappen aan de krachten die ze aan elkaar binden in de vloeistof of vaste staten. Wanneer u een gas in een container omsluit, botsen de deeltjes met elkaar en met de wanden van de container. De collectieve kracht van de botsingen oefent druk uit op de containerwanden. Wanneer u het gas verwarmt, voegt u energie toe, waardoor de kinetische energie van de deeltjes en de druk die ze op de container uitoefenen toeneemt. als de container er niet was, zou de extra energie hen ertoe brengen grotere trajecten te vliegen, waardoor het volume dat ze innemen effectief wordt vergroot.

De toevoeging van warmte-energie heeft ook een microscopisch effect op de deeltjes die een gas vormen als evenals op het macroscopische gedrag van het gas als geheel. Niet alleen neemt de kinetische energie van elk deeltje toe, maar ook zijn interne trillingen en de rotatiesnelheden van zijn elektronen. Beide effecten, gecombineerd met de toename van kinetische energie, zorgen ervoor dat het gas warmer aanvoelt.
Van gas naar plasma

Een gas wordt steeds energieker en heter naarmate de temperatuur stijgt tot het op een bepaald punt een plasma. Dit gebeurt bij temperaturen die optreden op het oppervlak van de zon, ongeveer 6.000 graden Kelvin (10.340 graden Fahrenheit). De hoge warmte-energie ontdoet de elektronen van de atomen in het gas, waardoor een mengsel van neutrale atomen, vrije elektronen en geïoniseerde deeltjes achterblijft die elektromagnetische krachten opwekt en erop reageert. Vanwege de elektrische ladingen kunnen de deeltjes samen stromen alsof ze een vloeistof zijn, en ze hebben ook de neiging om samen te klonteren. Vanwege dit merkwaardige gedrag beschouwen veel wetenschappers een plasma als een vierde toestand van materie.