Što je plinovito stanje:
Plinovito stanje naziva se stanjem materije koje se sastoji od grupiranja atoma i molekula s malo sile privlačenja jedni prema drugima ili u ekspanziji, što znači da se oni ne mogu potpuno ujediniti.
Materija u plinovitom stanju naziva se plin. Riječ plin potječe od latinskog glasa zbogom što znači "kaos". Smislio ga je kemičar Jan Baptista van Helmont u 17. stoljeću.
Plinovito stanje jedno je od agregacijskih stanja materije, zajedno s tekućim, krutim, plazmatskim i Bose-Einsteinovim stanjima.
Voda u procesu isparavanja ili vrenja.
Neki primjeri materije u plinovitom stanju su:
- kisik plin (O2);
- plin ugljični dioksid (CO2);
- prirodni plin (koristi se kao gorivo);
- plemeniti plinovi poput helija (He); argon (Ar); neon (Ne); kripton (Kr); ksenon (Xe), radon (Rn) i oganeson (Og).
- dušik (N2);
- vodena para.
Voda je jedini element koji se može naći u svim prirodnim agregatnim stanjima (krutim, tekućim i plinovitim).
Karakteristike plinovitog stanja
Različiti plinovi u njihovim spremnicima.
U plinovitom stanju, energija razdvajanja između molekula i atoma premašuje silu privlačenja između njih, što daje niz karakteristika ili svojstava plinova.
- Plinovi sadrže manje čestica od tekućina i krutina.
- Čestice su međusobno široko odvojene, pa je njihova interakcija mala.
- Čestice su u stalnom i neurednom kretanju.
- Plinovi nemaju određeni oblik ili volumen.
- Kada dođe do sudara između čestica, oni kaotično mijenjaju smjer i brzinu, što povećava njihovu udaljenost i volumen plina.
- Većina plinova je nematerijalna, bezbojna i bez okusa.
- Plinovi mogu zauzeti sav volumen koji im je na raspolaganju.
- Plinovi se mogu komprimirati u oblik svoje posude.
Promjene stanja plinovite materije
Promjene stanja plinovite materije. Imajte na umu i razdvajanje između čestica prema stanju tvari.
Prema varijablama temperature i tlaka, procesi transformacije tvari mogu se generirati iz jednog ili drugog agregacijskog stanja. Promjene materije koje uključuju plinovito stanje su sljedeće:
Kondenzacija ili ukapljivanje
To je prelazak iz plinovitog u tekuće stanje. Pojavljuje se kada je plin podvrgnut padu temperature, što smanjuje kretanje čestica i potiče ih na zajedničko skupljanje dok ne postanu tekuće. Možemo istaknuti dva svakodnevna primjera s vodom: 1) kada se oblaci pretvore u oborine. 2) kada čaša s hladnim napitkom izvana stvara kapljice vode kondenzirajući vrući zrak iz atmosfere.
Isparavanje ili ključanje
To je transformacija iz tekućeg u plinovito stanje. Pojavljuje se kada je tekućina podvrgnuta porastu temperature dok ne dosegne točku vrenja. Primjer se može vidjeti kada voda ključa u posudi dok ne ispari.
Sublimacija
To je promjena iz čvrstog u plinovito stanje bez prolaska kroz tekuće stanje. Do sublimacije dolazi zahvaljujući temperaturama toliko ekstremnim da ne dopuštaju stvaranje tekućine. Primjer sublimacije nalazi se u suhom ledu koji se ispušta u paru bez prolaska kroz tekuće stanje.
Obrnuta sublimacija ili taloženje
To je promjena iz čvrstog u plinovito stanje bez prolaska kroz tekuće stanje. Primjer reverzne sublimacije je nakupljanje mraza na tlu.
Čimbenici koji utječu na plinove
Kada se zrak (plin) unutar balona zagrije, on povećava volumen i stoga raste.
Na ponašanje plinova utječu sljedeće varijable:
- Volumen (V): je prostor koji zauzima plinovita tvar, a mjeri se u litrama (L). Plin će imati veći ili manji volumen, ovisno o razdvajanju između čestica i prostora na raspolaganju za širenje.
- Tlak (P): je primijenjena sila po površini. Tlak potječe od težine zraka, pa što se plin više diže, to manji pritisak ima zbog manjeg zraka. U slučaju plinova, tlak se mjeri u atmosferama (atm).
- Temperatura (T): je mjera kinetičke energije proizvedene između čestica plina, koja se mjeri u kelvin (K) jedinicama. Ako se hladno tijelo materije približi toplom, hladno tijelo će povisiti temperaturu.
Ti su čimbenici zauzvrat povezani s drugim elementima svojstvenim plinovima kao što su:
- Količina: je masena količina plinovite tvari i mjeri se u molovima (n).
- Gustoća: odnosi se na odnos između volumena i težine.
- Stanja materijala.
- Kondenzacija
- Isparavanje
Zakoni plinova ili zakoni plinovitog stanja
Zakoni plina nazivaju se interpretativnim modelima koji opisuju odnos između različitih varijabli koje utječu na ponašanje plinova (temperatura, tlak, količina i volumen). Postoje četiri zakona o plinovima, svaki usredotočen na različite aspekte plinova. Oni su poznati kao:
- Boyleov zakon: bavi se odnosom tlaka i volumena.
- Charles Law: uspostavlja odnos temperature i volumena.
- Gay-Lussac zakon: proučiti odnos tlaka i temperature.
- Avogadrov zakon: Raspravite o odnosu između volumena i broja madeža.
Kombinacija ova četiri zakona daje zakon o idealnom plinu.
Zakon o idealnom plinu
Idealni plinovi su oni čije čestice nemaju ni privlačnost ni odbojnost, odnosno ne postoje privlačne intermolekularne sile. Idealni plinovi nazvani su tako jer su zapravo teoretska pretpostavka.
Zakon idealnog plina predstavljen je sljedećom formulom:
PV = nRT = NkT
gdje:
- P: pritisak
- V: zapremina
- n: broj madeža
- R: univerzalna plinska konstanta (8,3145 J / mol k)
- N: Broj molekula
- k: Boltzmannova konstanta (8,617385 x 10-5eV / k)
- T: temperatura
Zakon o idealnom plinu istodobno odnosi tlak, volumen, temperaturu i masu plina u standardnim uvjetima.
