Samantekt

Samantekt

9.1 Gasþrýstingur

Lofttegundir beita þrýstingi, sem er kraftur á flatarmálseiningu. Þrýsting gass má gefa upp í SI-einingunni paskali eða kílópaskali, sem og í ýmsum öðrum einingum á borð við torr, loftþyngd (atm) og bar. Loftþrýstingur er mældur með loftvog en annan gasþrýsting má mæla með ýmsum gerðum þrýstimæla.

9.2 Tengsl þrýstings, rúmmáls, efnismagns og hitastigs: Kjörgaslögmálið

Hegðun lofttegunda má lýsa með nokkrum lögmálum sem byggjast á tilraunaathugunum á eiginleikum þeirra. Þrýstingur tiltekins efnismagns gass er í beinu hlutfalli við hitastig þess í kelvínum, að því gefnu að rúmmálið breytist ekki (lögmál Amontons). Rúmmál tiltekins gassýnis er í beinu hlutfalli við hitastig þess í kelvínum við fastan þrýsting (lögmál Charles). Rúmmál tiltekins efnismagns gass er í öfugu hlutfalli við þrýsting þess þegar hitastigi er haldið stöðugu (lögmál Boyles). Við sömu skilyrði hitastigs og þrýstings innihalda jöfn rúmmál allra lofttegunda sama fjölda sameinda (lögmál Avogadros).

Jöfnurnar sem lýsa þessum lögmálum eru sértilvik af kjörgaslögmálinu, PV = nRT, þar sem P er þrýstingur gassins, V er rúmmál þess, n er efnismagn gassins, T er hitastig þess í kelvínum og R er kjörgasfastinn (almenni gasfastinn).

9.3 Efnamagnfræði lofttegunda, gasblandna og efnahvarfa

Nota má kjörgaslögmálið til að leiða út nokkrar gagnlegar jöfnur sem tengja beint mældar stærðir við áhugaverða eiginleika lofttegunda og gasblandna. Með viðeigandi umröðun á kjörgasjöfnunni má reikna eðlismassa og mólmassa gasa. Lögmál Daltons um hlutþrýstinga má nota til að tengja mældan gasþrýsting gasblandna við samsetningu þeirra. Þá nýtist lögmál Avogadros í efnamagnfræðilegum útreikningum fyrir efnahvörf þar sem hvarfefni eða myndefni eru á gasformi.

9.4 Útflæði og sveim lofttegunda

Gasatóm og gassameindir hreyfast frjálst og af handahófi um rýmið. Sveim er ferlið þar sem gasatóm og gassameindir flytjast frá svæðum með tiltölulega háan styrk til svæða með tiltölulega lágan styrk. Útflæði er svipað ferli þar sem lofttegundir fara úr íláti út í lofttæmi í gegnum mjög lítil op. Útflæðishraði lofttegunda er í öfugu hlutfalli við kvaðratrót eðlismassa þeirra eða kvaðratrót sameindamassa þeirra (lögmál Grahams).

9.5 Kvikfræði sameinda

Kvikfræði sameinda er einfalt en mjög árangursríkt líkan sem skýrir hegðun kjörgass á áhrifaríkan hátt. Kenningin gerir ráð fyrir að lofttegundir séu úr sameindum með hverfandi rúmmál sem eru langt hver frá annarri. Þær eru á stöðugri hreyfingu og rekast fjaðrandi hver á aðra og á veggi ílátsins, og meðalhraði þeirra ræðst af hitastigi lofttegundarinnar í kelvínum. Einstakar sameindir lofttegundar hafa mismunandi hraða, en dreifing hraðanna ræðst af hitastigi lofttegundarinnar og massa sameindanna.

9.6 Frávik frá kjörgashegðun

Gassameindir hafa endanlegt rúmmál og aðdráttarkraftar verka milli þeirra. Því er ekki víst að kjörgaslögmálið lýsi hegðun lofttegunda vel. Við lágan þrýsting og hátt hitastig eru þessi áhrif hverfandi; þá lýsir kjörgasjafnan hegðun lofttegundarinnar nákvæmlega og sagt er að hún sýni kjörgashegðun. Við lægra hitastig og hærri þrýsting þarf hins vegar að leiðrétta fyrir rúmmáli sameindanna og aðdráttarkröftum þeirra til að taka tillit til endanlegrar stærðar þeirra og aðdráttarkrafta. Van der Waals-jafnan er breytt útgáfa af kjörgaslögmálinu sem nota má til að gera grein fyrir frávikum frá kjörgashegðun við slíkar aðstæður.