Pilina ma waena o ke kaomi a me ka mahana
ʻO ke kaomi a me ka mahana he ʻelua mau nui kino e pili pono ana, ʻoiai ke kūkākūkā nei mākou i nā kinoea. I ke ola o kēlā me kēia lā, hiki ke ʻike ʻia ka pilina ma waena o nā mea ʻelua i loko o nā huila kaʻa e manaʻo nei he "paʻakikī" ma hope o ka hoʻohana lōʻihi ʻana, nā kini aerosol ʻaʻole pono e hoʻomehana ʻia, a me nā kuke kaomi e hoʻolalelale i ke kaʻina kuke. ʻOiai ke ʻano maʻalahi, ʻo ka pilina ma waena o ke kaomi a me ka mahana he kumu ʻepekema ikaika i loko o ke kumumanaʻo kinetic o nā kinoea a me nā kānāwai o ka thermodynamics. Kūkākūkā kēia ʻatikala pehea e hoʻopili ai ke kaomi a me ka mahana kekahi i kekahi, nā ʻano hana e wehewehe ana i kēia, a me nā hiʻohiʻona o kāna noi.
Ke hoʻomaopopo ʻana i nā manaʻo kumu: kaomi a me ka mahana
Ua wehewehe ʻia ke kaomi ma ke ʻano he ikaika no kēlā me kēia wahi. I loko o ke ʻano o nā kinoea, kū mai ke kaomi no ka mea e neʻe wale ana nā molekole kinoea a kuʻi me nā paia o ka pahu. ʻO ka pinepine a me ka ikaika o kēia mau kuʻi ʻana, ʻoi aku ka nui o ke kaomi. ʻO ke anakahi SI o ke kaomi ʻo ia ka pascal (Pa), akā i ka hana maoli, hoʻohana pinepine ʻia nā lewa (atm), bar, a i ʻole mmHg.
ʻO ka mahana ke ana o ka ikehu kinetic awelika o nā ʻāpana e hana ana i kahi mea. Ke piʻi ka mahana, neʻe wikiwiki nā ʻāpana; ke emi ka mahana, lohi ko lākou neʻe ʻana. ʻO ke anakahi SI o ka mahana ʻo ke kelvin (K), ʻoiai ʻoi aku ka hoʻohana ʻia ʻana o ke kekelē Celsius (°C) i ke ola o kēlā me kēia lā. I ka helu ʻana o nā kinoea kūpono, he mea koʻikoʻi ke kelvin no ka mea hoʻomaka ka unahi ma ka ʻole loa (0 K), ʻo ia ke kiko kahi i kūpono ai ka ikehu kinetic o nā ʻāpana ma ka liʻiliʻi loa.
E maopopo ana ka pilina ma waena o ke kaomi a me ka mahana inā mākou e hoʻohui i nā wehewehe ʻelua ma luna: ʻo ka mahana ke hoʻoholo i ka wikiwiki o ka neʻe ʻana o nā ʻāpana, ʻoiai ʻo ke kaomi e pili ana i nā hopena o nā ʻāpana i nā paia o ka pahu. I ka neʻe wikiwiki ʻana o nā ʻāpana (e hoʻonui ana i ka mahana), e lilo pinepine a ikaika nā kuʻi ʻana, no laila e piʻi aʻe ke kaomi—inā ʻaʻole loli ka nui, ʻoiaʻiʻo.
ʻO ke kumumanaʻo Kinetic: no ke aha e piʻi ai ke kaomi i ka piʻi ʻana o ka mahana?
Wahi a ke kumumanaʻo kinetic o nā kinoea, aia nā kinoea i nā ʻāpana e neʻe ana ma ke ʻano hewa a kuʻi kekahi i kekahi. I nā mahana kiʻekiʻe, piʻi ka ikehu kinetic awelika o nā ʻāpana. ʻO ka hopena:
1. Piʻi ka pinepine o ke kuʻi ʻana: hele wikiwiki nā ʻāpana ma waena o ka hakahaka i loko o ka pahu, no laila e kuʻi pinepine lākou i nā paia.
2. ʻOi aku ka nui o ka impulse hopena: i ka wā e wikiwiki ai ka ʻāpana, ʻoi aku ka nui o ka loli o kona momentum i ka wā e lele ai.
3. Piʻi ka nui o ke kaomi: no ka mea, ʻo ke kaomi ka hopena o ka ikaika i hōʻiliʻili ʻia o nā hopena o nā ʻāpana ma nā paia o ka pahu.
Mai kēia manaʻo, ʻo ka pilina ma waena o ke kaomi a me ka mahana ʻaʻole ia he ʻano hana wale nō, akā, he hopena pololei ia o ka neʻe ʻana o nā ʻāpana liʻiliʻi ma ke ʻano microscopic.
Ke Kānāwai o Gay-Lussac: ua kūlike pololei ke kaomi me ka mahana (ka nui mau)
No ke kinoea i loko o kahi pahu pani me ka nui mau (e like me kahi pahu kinoea a i ʻole ka pahu aerosol), ua hōʻike ʻia ka pilina ma waena o ke kaomi a me ka mahana e ke Kānāwai o Gay-Lussac:
\[
\frac{P}{T} = mau
\]
a i ʻole ma ke ʻano o ʻelua mau mokuʻāina:
\[
\frac{P_1}{T_1} = \frac{P_2}{T_2}
\]
Eia ʻo \(P\) ke kaomi a ʻo \(T\) ka mahana ma Kelvin. Ke ʻōlelo nei kēia kānāwai ua kūlike pololei ke kaomi o ke kinoea i ka mahana piha inā mau ka nui a me ka helu o nā mole o ke kinoea. ʻO ia hoʻi, inā pālua ka mahana (ma K), pālua pū ke kaomi.
He laʻana maʻalahi: inā he 300 K ka mahana o kahi paipu me ke kinoea me ke kaomi o 1 atm, a laila piʻi ka mahana i 360 K, a laila lilo ke kaomi:
\[
P_2 = P_1 \times \frac{T_2}{T_1} = 1 \times \frac{360}{300} = 1{,}2 \text{ atm}
\]
Me he mea lā he mea liʻiliʻi kēia piʻi ʻana o 20%, akā ma lalo o kekahi mau kūlana hiki ke lilo i mea weliweli, ʻoiai inā ʻaʻole i hoʻolālā ʻia ka cylinder e kū i ke kaomi kiʻekiʻe.
Ke kānāwai kinoea kūpono: ka pilina holoʻokoʻa o P, V, a me T
No ka hoʻomaopopo piha ʻana i ka pilina ma waena o ke kaomi a me ka mahana, hoʻohana mākou i ka hoohalike kinoea kūpono:
\[
PV = nRT
\]
Me:
– \(P\) = kaomi
– \(V\) = ka nui
– \(n\) = ka helu o nā mole o ke kinoea
– \(R\) = ke kūpaʻa kinoea kūpono
– \(T\) = mahana piha (K)
Inā paʻa ʻo \(n\) a me \(V\), a laila:
\[
P \propto T
\]
Hoʻi kēia i ke kānāwai o Gay-Lussac. Eia nō naʻe, hōʻike pū nā kinoea kūpono e hiki ke loli ka pilina ma waena o ke kaomi a me ka mahana inā loli ka nui. No ka laʻana, i loko o kahi baluna elastic, i ka wā e piʻi ai ka mahana, hiki i ka baluna ke hoʻonui (hoʻonui i ka nui), no laila ʻaʻole e piʻi mau ke kaomi e like me ka mea i loko o kahi pahu paʻa.
Ke kuleana o ka leo: no ke aha ʻaʻole i ʻike nā ʻōnaehana āpau i ka piʻi like ʻana o ke kaomi?
I ke ao maoli, ʻaʻole paʻa loa nā ipu he nui. Ke hoʻomehana ʻia ke kinoea, aia ʻelua mau pane hiki ke hana ʻia:
1. Ka nui paʻa (pahu paʻa): piʻi nui ke kaomi.
2. Hoʻonui ka nui (pahu hiki ke loli): lilo kekahi o nā "hopena" hoʻomehana i hoʻonui i ka nui, no laila e piʻi iki ke kaomi, e mau ana, a i ʻole e piʻi akā ʻaʻole like me ke ʻano o ka nui mau.
ʻO kahi laʻana he baluna ea wela. Hoʻomehana ʻia ka ea i loko o ka baluna, e emi ana kona nui, e hoʻonui ana i ka baluna, a e hoʻonui ana i ka lana. ʻO ke kaomi i loko o ka baluna e hoʻokokoke aku i ke kaomi lewa no ka mea ua hāmama ka baluna ma lalo (a i ʻole he ʻano hana e pale ai i ke kaomi mai ka piʻi nui ʻana). No laila, ʻo ka hoʻomehana nui e pili ana i ka nui a me ka nui, ma mua o ka hoʻonui nui ʻana i ke kaomi.
Nā hiʻohiʻona o ka hoʻohana ʻana i ke ola o kēlā me kēia lā
1. Nā huila kaʻa
Hiki ke piʻi aʻe ke kaomi o nā huila ma hope o kahi huakaʻi lōʻihi. ʻO ka haʻalulu ma waena o ka huila a me ke alanui a me ka deformation e hoʻoulu ai i ka wela, e hoʻokiʻekiʻe ana i ka mahana o ka ea i loko o ka huila. No ka mea e mau ana ka nui o ka huila (ʻoiai e loli iki ana), piʻi aʻe ke kaomi i ka hopena. ʻO ia ke kumu e kūpono ai ke ana ʻana i ke kaomi o nā huila i ka wā e "anu" ai nā huila.
2. Nā kini aerosol
Aia i loko o nā kini aerosol nā kinoea a me nā wai i hoʻopaʻa ʻia. Ke hoʻomehana ʻia, piʻi ka mahana o ke kinoea a piʻi ke kaomi. No ka mea ua paʻa a paʻa ka kini, kokoke ke kūlana i ka nui mau, e ʻae ana i ke kaomi e piʻi nui. ʻO ia ke kumu e hoʻohana pinepine ʻia ai nā ʻōlelo aʻo "mai puhi" a i ʻole "mai mālama i nā wahi wela".
3. Ka ipu kuke kaomi
Hana nā mea kuke kaomi ma ka hoʻonui ʻana i ke kaomi mahu o ka wai i loko o ka ipuhao. Ke piʻi aʻe ke kaomi, piʻi pū ke kiko paila o ka wai, e ʻae ana i ka kuke ʻana i ka meaʻai ma nā mahana ma mua o 100°C me ka ʻole o ka mahu koke ʻana o ka wai. Maanei, pili ka pilina kaomi-mahana i ke kaulike pae (wai wai a me ka mahu), ʻaʻole wale nā kinoea kūpono, akā ke mau nei ke kumumanaʻo maʻamau: ʻae nā ʻōnaehana kaomi no nā mahana hana kiʻekiʻe.
4. Nā ʻōnaehana hoʻoluʻolu a me AC
I loko o ke kaʻina hana hoʻomaʻalili, hana ʻia ka hoʻopili ʻana a me ka hoʻonui ʻana o ka refrigerant. Ke hoʻopili ʻia, piʻi aʻe kona kaomi a piʻi pū kekahi kona mahana. A laila hoʻokuʻu ka refrigerant i ka wela i ke kaiapuni a loli ke ʻano. He mea koʻikoʻi ka pilina ma waena o ke kaomi a me ka mahana i loko o kahi refrigerant no ka pono a me ka palekana o ka ʻōnaehana.
Nā kūlana maoli: nā ʻokoʻa mai ke kinoea kūpono
ʻO ke kānāwai o Gay-Lussac a me ke kaulike kinoea kūpono ka pololei loa ma nā kaomi haʻahaʻa a me nā mahana kiʻekiʻe, i ka wā e hiki ai ke hoʻowahāwahā ʻia nā pilina intermolecular. Ma nā kaomi kiʻekiʻe a i ʻole nā mahana haʻahaʻa, hiki i nā kinoea maoli ke ʻokoʻa no ka mea:
- nā mana huki intermolecular,
- ka nui o nā molekala hiki ʻole ke hoʻowahāwahā ʻia,
– ka hiki ke hoʻokokoke aku o ka condensation i kahi saturation.
Ma lalo o kēia mau kūlana, e mau ana ka pilina ma waena o ke kaomi a me ka mahana, akā koi ke ʻano hana i kahi kumu hoʻohālike kinoea maoli (e laʻa, ka hoʻohālikelike Van der Waals) a i ʻole ka ʻikepili empirical.
Ka hopena
ʻO ka pilina ma waena o ke kaomi a me ka mahana he manaʻo koʻikoʻi ia i ka physics a me ka ʻenekinia. Ma ke ʻano microscopic, hoʻoholo ka mahana i ka wikiwiki o ka neʻe ʻana o nā ʻāpana kinoea, ʻoiai ke kaomi e kū mai ana mai ka hopena o nā ʻāpana ma nā paia o ka pahu. I loko o kahi pahu me ka nui mau, ua kūlike pololei ke kaomi i ka mahana piha, e like me ka mea i ʻōlelo ʻia e ke kānāwai o Gay-Lussac. Ma ka hoʻohana ʻana i ka hoʻohālikelike kinoea kūpono, ʻike mākou e pili ana kēia pilina i ka nui a me ka nui o ke kinoea. He ākea ka nui o kāna mau noi, mai nā huila kaʻa a me nā aerosols a hiki i nā mea kuke kaomi a me nā ʻōnaehana hoʻomaʻalili. ʻO ka hoʻomaopopo ʻana i ka pilina ma waena o ke kaomi a me ka mahana ʻaʻole wale ia e kōkua iā mākou e helu i nā nui kino akā hoʻomaikaʻi pū i ka palekana a me ka pono o nā ʻenehana o kēlā me kēia lā.
