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 = kVoorwaarden: het volume, de massa en

de aard van het gas moeten constant blijven.

Heeft een bepaalde massa van een gas bij een temperatuur T1 een druk p1 en heeft dezelfde massa van hetzelfde gas bij een

temperatuur T2 een druk P2 dan geldt, vermits k gelijk is in beide toestanden, en

wanneer het volume constant blijft: