Hukum Gas Ideal Menghubungkan Tekanan, Isi Padu dan Suhu

Gas memenuhi bekasnya dan menghasilkan tekanan apabila zarah-zarahnya berlanggar dengan dinding bekas. Eksperimen menunjukkan bahawa tekanan, isi padu, suhu dan jumlah gas berubah mengikut corak yang teratur. Hubungan ini diringkaskan oleh hukum gas ideal, PV = nRT, dengan P sebagai tekanan mutlak, V sebagai isi padu, n sebagai jumlah mol, T sebagai suhu mutlak dan R sebagai pemalar gas.

Empat pemboleh ubah saling berkait

Bagi jumlah gas yang tetap, memampatkan gas pada suhu tetap menyebabkan tekanannya meningkat. Jika isi padu dikekalkan tetapi suhu mutlak dinaikkan, tekanan meningkat. Jika tekanan dikekalkan, pemanasan pula membolehkan gas mengembang. Hukum gas ideal menyatukan hubungan ini dalam satu persamaan.

Model zarah menerangkan corak makroskopik

Dalam model gas ideal, zarah dianggap sangat kecil berbanding dengan ruang yang ditempatinya dan interaksi antara zarah diabaikan kecuali ketika perlanggaran. Suhu mutlak berkait dengan tenaga kinetik purata zarah. Apabila zarah bergerak lebih pantas dalam bekas tegar, perlanggaran dengan dinding menjadi lebih bertenaga dan tekanan meningkat.

Gas sebenar tidak sentiasa ideal

Hukum ini ialah model, bukan dakwaan bahawa molekul gas sebenar langsung tidak mempunyai saiz atau daya antara molekul. Banyak gas menghampiri tingkah laku ideal dengan baik pada tekanan rendah dan suhu yang tidak terlalu rendah. Pada tekanan tinggi atau berhampiran keadaan pemeluwapan, isi padu zarah dan daya antara molekul menjadi lebih penting lalu penyimpangan daripada model ideal meningkat.

Daripada picagari hingga atmosfera

Hubungan gas membantu menerangkan mengapa udara dalam picagari tertutup menentang pemampatan, mengapa tekanan gas dalam bekas tegar berubah apabila suhu berubah dan bagaimana isi padu sampel gas perlu dibandingkan pada keadaan suhu serta tekanan tertentu. Dalam aplikasi sebenar, model perlu digunakan dengan mengambil kira batas andaian gas ideal.

Bagaimana kita mengetahui hal ini?