Te Hononga i waenganui i te Pēhanga me te Pāmahana
He hononga ā-tinana tata te pēhanga me te pāmahana, inā koa ka kōrerohia ngā hau. I roto i te oranga o ia rā, ka kitea te whanaungatanga i waenganui i ngā mea e rua i roto i ngā potae motuka e ahua "uaua ake" ana i muri i te whakamahinga roa, ngā kēne aerosol kāore e tika kia whakamahanahia, tae atu ki ngā oumu pēhanga e tere ake ai te tunu kai. Ahakoa te āhua māmā noa iho, he pūtake pūtaiao pakari te whanaungatanga i waenganui i te pēhanga me te pāmahana i roto i te ariā nekeneke o ngā hau me ngā ture o te thermodynamics. Ka matapakihia e tēnei tuhinga te pānga o te pēhanga me te pāmahana ki a rātou anō, ngā tātai e whakamārama ana i tēnei, me ngā tauira o tōna whakamahinga.
Te mārama ki ngā ariā taketake: te pēhanga me te pāmahana
Ko te pehanga te tikanga o te kaha mō ia wae horahanga. Mō ngā hau, ka puta te pehanga nā te mea ka neke matapōkeretia ngā ngota hau ka tukinga ki ngā pakitara o te ipu. Ka nui ake te auau me te kaha o ēnei tukinga, ka nui ake te pehanga. Ko te wae SI mō te pehanga ko te pascal (Pa), engari i roto i te mahi, ka whakamahia pinepinetia ngā āhuarangi (atm), te pae, te mmHg rānei.
Ko te pāmahana he ine i te pūngao nekeneke toharite o ngā matūriki e hanga ana i tētahi matū. I te pikinga o te pāmahana, ka tere ake te neke o ngā matūriki; i te hekenga o te pāmahana, ka pōturi haere tā rātou nekehanga. Ko te waeine SI mō te pāmahana ko te kelvin (K), ahakoa ko te tohu Celsius (°C) te mea e whakamahia whānuitia ana i roto i te oranga o ia rā. I roto i te tatau i ngā hau pai, he mea nui te kelvin nā te mea ka tīmata te tauine i te kore tino (0 K), te wāhi e iti rawa ai te pūngao nekeneke o ngā matūriki.
Ka mārama te whanaungatanga i waenga i te pēhanga me te pāmahana mēnā ka whakakotahihia ngā whakamāramatanga e rua i runga ake nei: ko te pāmahana te mea e whakatau ana i te tere o te neke o ngā matūriki, ko te pēhanga ia e whakawhirinaki ana ki ngā pānga o ngā matūriki ki ngā pakitara o te ipu. I te tere ake o te neke o ngā matūriki (e piki haere ana te pāmahana), ka nui haere, ka kaha ake hoki ngā tukinga, nō reira ka piki haere te pēhanga—ki te kore e rerekē te rōrahi, ko te tikanga.
Ariā kinetika: he aha i piki ai te pēhanga i te pikinga o te pāmahana?
E ai ki te ariā nekeneke o ngā hau, ko ngā hau he matūriki e neke matapōkere ana, e tukinga ana tetahi ki tetahi. I ngā pāmahana teitei ake, ka piki ake te kaha nekeneke toharite o ngā matūriki. Nō reira:
1. Ka piki ake te auau o te tukinga: ka tere ake te haere o ngā matūriki puta noa i te wāhi i roto i te ipu, nō reira ka nui ake te auau o tā rātou tukinga ki ngā pakitara.
2. He nui ake te akiaki pānga: ina tere ake te matūriki, ka nui ake hoki te huringa o tōna nekehanga ina pekepeke.
3. Ka piki te pēhanga katoa: nā te mea ko te pēhanga te hua o te kaha kua kohia o ngā pānga matūriki ki ngā pakitara o te ipu.
Mai i tēnei tirohanga, ehara te whanaungatanga i waenga i te pēhanga me te pāmahana i te tauira noa iho, engari he hua tika mai i te nekehanga moroiti o ngā matūriki.
Te Ture a Gay-Lussac: he rite tonu te pēhanga ki te pāmahana (te rōrahi pumau)
Mō te hau i roto i tētahi ipu kati me te rōrahi pumau (hei tauira, he rango hau, he kēne aerosol rānei), ka whakaatuhia te whanaungatanga i waenga i te pēhanga me te pāmahana e te Ture a Gay-Lussac:
\[
\frac{P}{T} = pūmau
\]
i roto rānei i te āhua o ngā āhua e rua:
\[
\frac{P_1}{T_1} = \frac{P_2}{T_2}
\]
Ko te (P) te pēhanga, ā, ko te (T) te pāmahana i roto i te Kelvin. E kī ana tēnei ture he rite tonu te pēhanga o te hau ki te pāmahana tino mēnā ka mau tonu te rōrahi me te maha o ngā mole o te hau. Ko te tikanga mēnā ka ruarua te pāmahana (i roto i te K), ka ruarua anō hoki te pēhanga.
He tauira māmā: mēnā kei te 300 K te pāmahana o tētahi ngongo kei roto he hau, ā, ko te pēhanga he 1 atm, ka piki te pāmahana ki te 360 K, kātahi ka pēnei te pēhanga:
\[
P_2 = P_1 \times \frac{T_2}{T_1} = 1 \times \frac{360}{300} = 1{,}2 \text{ atm}
\]
Ahakoa te iti o te ahua o tēnei pikinga 20%, i raro i ētahi āhuatanga ka taea te mōrearea, ina koa mēnā kāore te rango i hangaia kia tū atu ki te pēhanga teitei.
Te ture hau pai: te whanaungatanga whānui o P, V, me T
Hei mārama ake i te whanaungatanga i waenga i te pēhanga me te pāmahana, ka whakamahia e mātou te whārite hau pai:
\[
PV = nRT
\]
Me:
– \(P\) = pēhanga
– \(V\) = rōrahi
– \(n\) = te maha o ngā mole o te hau
– \(R\) = pūmau hau pai
– \(T\) = pāmahana tino (K)
Mena kua whakaritea a \(n\) me \(V\), kātahi:
\[
P \propto T
\]
Ka hoki anō tēnei ki te ture a Gay-Lussac. Heoi, e whakaatu ana hoki ngā hau pai ka taea te huri i te whanaungatanga i waenga i te pēhanga me te pāmahana mēnā ka huri te rōrahi. Hei tauira, i roto i te poihau rapa, ina piki te pāmahana, ka taea e te poihau te whānui (ka piki te rōrahi), nō reira kāore te pēhanga e piki tonu ana pērā i roto i te ipu pakari.
Te tūranga o te rōrahi: he aha i kore ai e piki ake te pēhanga o ngā pūnaha katoa?
I te ao tūturu, he maha ngā ipu kāore i te tino pakari. Ina werahia he hau, e rua ngā urupare ka taea:
1. Rōrahi pumau (ipu pakari): ka tino piki te pēhanga.
2. Te pikinga o te rōrahi (ipu ngāwari): ka huri ētahi o ngā "pānga" whakamahana hei pikinga rōrahi, nō reira ka piki ake pea te pēhanga, ka noho tonu, ka piki ake rānei engari kāore i te nui pērā i te rōrahi pumau.
Hei tauira, he poihau wera. Ka whakamahanatia te hau i roto i te poihau, ka heke tōna mātotoru, ka whānui te poihau, ā, ka piki ake te kaha o te puea. Ko te pēhanga i roto i te poihau ka tata ki te pēhanga o te hau nā te mea kei raro te poihau e tuwhera ana (he tikanga rānei kei a ia hei ārai i te pikinga nui o te pēhanga). Nō reira, ko te whakamahana te mea nui ka pā ki te rōrahi me te mātotoru, kaua ki te whakanui nui i te pēhanga.
Ngā tauira o te whakamahinga i roto i te oranga o ia rā
1. Ngā potae waka
Ka piki ake te pēhanga o te potae i muri i te haerenga roa. Ka puta te wera i te waku i waenganui i te potae me te huarahi, ā, ka piki ake te pāmahana o te hau i roto i te potae. Nā te mea he pumau tonu te rahinga o te potae (ahakoa he paku piki haere), ka piki ake te pēhanga i te mutunga. Koia te take e pai ai te ine i te pēhanga o te potae ina "mātao" ngā potae.
2. Ngā kēne hauhautanga
Kei roto i ngā kēne hauhautanga he hau me he wai pēhanga. Ina werahia, ka piki te pāmahana o te hau, ka piki hoki te pēhanga. Nā te mea he pakari, he hiri hoki te kēne, he tata tonu te rōrahi, ka piki tere te pēhanga. Koia te take e whakamahia pinepinetia ai ngā whakatūpato "kaua e tahuna" me "kaua e rongoa ki ngā wāhi wera".
3. Pūmahana pēhanga
Ko te mahi a ngā oumu pēhanga mā te whakanui ake i te pēhanga o te wai i roto i te kohua. I te pikinga o te pēhanga, ka piki ake hoki te pāmahana kohua o te wai, ka taea te tunu kai i ngā pāmahana neke atu i te 100°C me te kore e tere te mimiti o te wai. I konei, e pā ana te whanaungatanga pēhanga-pāmahana ki te taurite ā-wāhanga (wai wai me te mamaoa), ehara i te mea ko ngā hau pai anake, engari ko te mātāpono whānui tonu: ka taea e ngā pūnaha pēhanga te whakahaere i ngā pāmahana mahi teitei ake.
4. Ngā pūnaha whakamatao me te AC
I roto i te huringa whakamatao, ka pēhia, ka whakawhanuitia te hauhautanga. Ina pēhia, ka piki ake tōna pēhanga, ā, ka piki ake anō hoki tōna pāmahana. Kātahi ka tukuna e te hauhautanga te wera ki te taiao, ā, ka rerekē te āhua o te hauhautanga. He mea nui te whanaungatanga i waenga i te pēhanga me te pāmahana i roto i te hauhautanga mō te whai huatanga me te haumaru o te pūnaha.
Ngā āhuatanga tūturu: ngā rerekētanga mai i te hau pai
Ko te ture a Gay-Lussac me te whārite hau pai rawa atu te mea tino tika i ngā pēhanga iti me ngā pāmahana teitei, ina taea te wareware i ngā taunekeneke i waenga i ngā ngota. I ngā pēhanga teitei, i ngā pāmahana iti rānei, ka taea e ngā hau tūturu te peka ke nā te mea:
– ngā kaha kukume i waenga i ngā ngota ngota,
– te rahi o te ngota ngota e kore e taea te wareware,
– te tūponotanga o te haukū e tata ana ki te pūwāhi mākūkū.
I raro i ēnei āhuatanga, ka mau tonu te whanaungatanga i waenga i te pēhanga me te pāmahana, engari me whakamahi he tauira hau tūturu (hei tauira, te whārite Van der Waals) i ngā raraunga ā-wheako rānei mō te tātai.
Whakamutunga
He ariā matua te whanaungatanga i waenga i te pēhanga me te pāmahana i roto i te ahupūngao me te hangarau. Mā te āhua matapōkere, ka whakatau te pāmahana i te tere o te neke o ngā matūriki hau, ko te pēhanga ia ka puta mai i te pānga o ngā matūriki ki ngā pakitara o te ipu. I roto i tētahi ipu he rōrahi pumau, he rite tonu te pēhanga ki te pāmahana tino, e ai ki te ture a Gay-Lussac. Mā te whakamahi i te whārite hau pai, ka kite tātou ka whakawhirinaki anō hoki tēnei whanaungatanga ki te rōrahi me te nui o te hau. He whānuitia ōna tono, mai i ngā potae waka me ngā hauhautanga ki ngā oumu pēhanga me ngā pūnaha pouaka whakamātao. Mā te mārama ki te whanaungatanga i waenga i te pēhanga me te pāmahana, ehara i te mea ka āwhina noa i a tātou ki te tatau i ngā rahinga ā-tinana, engari ka whakapai ake hoki i te haumaru me te whai huatanga o ngā hangarau o ia rā.
