Eine isobare Umwandlung tritt auf, wenn das Gas einen konstanten Druck hat. In einer offenen Umgebung ist die Transformation beispielsweise isobar, da der Druck dem Atmosphärendruck entspricht, der sich nicht ändert.
In diesem Fall variieren Temperatur und Volumen. Zwei führende Wissenschaftler haben untersucht, wie diese Variation der isobaren Transformationen auftritt. Der erste, der Volumen und Temperatur von Gasen in Beziehung setzte, war Jacques Charles (1746-1823) im Jahr 1787, und dann, im Jahr 1802, quantifizierte Joseph Gay-Lussac (1778-1850) diese Beziehung.
So entstand ein Gesetz, das die isobaren Umwandlungen von Gasen erklärt, das als Charles/Gay-Lussac-Gesetz bekannt wurde. Es wird wie folgt angegeben:
"In einem System mit konstantem Druck ist das Volumen einer festen Masse eines Gases direkt proportional zur Temperatur."
Das heißt, wenn wir die Temperatur verdoppeln, verdoppelt sich auch das vom Gas eingenommene Volumen. Auf der anderen Seite, wenn wir die Temperatur verringern, nimmt auch das Gasvolumen im gleichen Verhältnis ab.
Dies kann in einem sehr einfachen Experiment gesehen werden. Wenn wir einen Ballon in den Flaschenhals stecken, wird eine feste Luftmasse eingeschlossen. Wenn wir diese Flasche in eine Schüssel mit Eiswasser tauchen, entleert sich der Ballon. Wenn wir es jetzt in eine Schüssel mit heißem Wasser geben, füllt sich der Ballon.
Denn mit steigender Temperatur nimmt die kinetische Energie der Gasmoleküle zu und auch ihre Bewegungsgeschwindigkeit nimmt zu. Dadurch dehnt sich das Gas aus, vergrößert das eingenommene Volumen und der Ballon bläst sich auf. Das Gegenteil tritt ein, wenn wir die Temperatur senken und in kaltes Wasser legen.
Diese Beziehung zwischen Temperatur und Volumen bei isobaren Transformationen ist durch die folgende Beziehung gegeben:
V = k
T
"k" ist eine Konstante, wie in der folgenden Grafik zu sehen ist:
Beachten Sie, dass das V/T-Verhältnis immer eine Konstante ergibt:
_V_ =_2V_ = _4V_
100 200 400
Damit können wir für isobare Transformationen folgenden Zusammenhang herstellen:
VInitiale = VFinale
TInitiale TFinale
Dies bedeutet, dass wir bei einer Temperaturänderung des Gases bei konstantem Druck sein Volumen durch diesen mathematischen Ausdruck ermitteln können. Das Gegenteil ist auch der Fall, wenn wir das Volumen des Gases kennen, finden wir heraus, welche Temperatur es hat. Siehe ein Beispiel:
„Eine gasförmige Masse nimmt ein Volumen von 800 cm. ein3 bei –23 °C, bei einem gegebenen Druck. Welche Temperatur wird gemessen, wenn die gasförmige Masse bei gleichem Druck ein Volumen von 1,6 l einnimmt?“
Auflösung:
Daten:
VInitiale = 800 cm²3
TInitiale = -23 ºC, addiert zu 273 haben wir 250 K (Kelvin)
VFinale = 1,6 Liter
TFinale = ?
* Zuerst müssen wir die Lautstärke auf dem gleichen Gerät belassen. Es ist bekannt, dass 1 dm3 entspricht 1 Liter. wie ein 1 dm3 ist das gleiche wie 1000 cm3, es scheint, dass 1 Liter = 1 000 cm3:
1 L 1000 cm²3
x 800 cm3
x = 0,8 L
* Jetzt ersetzen wir die Formelwerte und finden den endgültigen Temperaturwert:
VInitiale = VFinale
TInitiale TFinale
0,8_ = 1,6
250 tFinale
0,8 TFinale = 250. 1,6
TFinale = 400
0,8
TFinale = 500K
* Auf der Celsius-Skala haben wir:
T(K) = T(°C) + 273
500 = T (°C) + 273
T (°C) = 500 - 273
T (°C) = 227°C
Von Jennifer Fogaça
Abschluss in Chemie
Quelle: Brasilien Schule - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/transformacao-isobarica.htm