가열하면 가스가 팽창하는 이유는 무엇입니까?

기체를 구성하는 분자는 서로 튀어 나와 용기의 벽에서 튀어 나와서 무작위로 움직입니다. 튀는 사이의 평균 속도는 기체 분자의 온도를 알려줍니다. 그것들 (열의 형태로)은 그것들을 더 빨리 움직이게하여 가스의 온도를 높입니다. 추가 된 에너지는 용기의 벽에 부딪 힐 때 더 세게 부딪친다는 것을 의미합니다. 이러한 모든 타격은 압력 압력 이됩니다. em>, 즉 가스가 뜨거워 질수록 분자가 더 빨리 움직일수록 용기 벽에 더 많은 압력을가합니다.

댓글

• 모든 좋은 답변, 찬성 투표 및 한 가지 더 있습니다.이 확장팩은 어떻게 작동 할 수 있습니까? 선생님 께서 시스템 볼륨에 변화가 없다면 작업이 없다는 말을들은 것처럼 요.
• 간단합니다. 가스 용기의 한쪽 벽을 움직일 수있게 만듭니다. 가스를 가열하면 벽을 밀고 움직이게합니다. 그런 다음 움직이는 벽을 기계에 연결하여 크랭크를 돌리거나 레버를 밀고 작업을 수행합니다. 이것이 자동차 엔진이 작동하는 방식입니다.
• 죄송합니다. Nielsen 씨, 질문이 하나 더 있습니다. 그렇다면 움직이는 벽이 어떤 종류의 기계에 부착되어 있지 않으면 시스템의 볼륨 증가가 반드시 작업을 수행하는 것은 아닙니다. 예를 들어 풍선 만 가지고 있습니까?
• 당신 말이 맞습니다. " 무료 " 확장은 압력에 대해서만 작동합니다. 분위기의. 이러한 문제는 대학에서 받게 될 열역학의 첫 번째 과정에서 설명됩니다. 지금 교과서에서 일하고 있습니까? 대학이나 고등학교? -Niels
• 학업에서 행운을 빕니다!

A 가열 된 가스는 예를 들어 강철 용기에 있으면 팽창하지 않습니다. 대신 더 큰 운동 에너지로 인해 압력이 상승합니다.

예를 들어 풍선 안에 있으면 더 큰 압력이 풍선을 바깥쪽으로 밀어 팽창시킵니다.

이 운동 에너지의 증가를 팽창과 연관시킬 수 없습니다.

가열 된 가스의 부피가 반드시 증가하는 것은 아닙니다.
가스가 일정한 부피의 용기에 담겨 있으면 가스가 증가하지 않습니다. 팽창하지만 오히려 가스의 압력이 증가합니다.
이것은 가열되면 가스 분자가 더 빨리 움직이고 더 큰 운동량 변화를 겪는 용기의 벽에서 반동하여 더 자주 발생하기 때문입니다.
따라서 벽의 단위 면적 (압력) 당 가스 분자가 벽에 가하는 힘 (운동량 변화율)이 증가합니다.

이제 컨테이너에서 가열 된 가스를 고려하면 컨테이너가 팽창 할 수 있기 때문에 가스의 압력이 일정하게 유지됩니다.
이 경우 가스 분자가 다시 컨테이너 벽에서 반동합니다. 운동량의 더 큰 변화를 겪었지만 이제 분자가 벽에 힘을 가하는 영역이 증가하여 압력을 일정하게 유지합니다.

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가스의 운동 이론과 관련하여 좀 더 공식적인 방식으로 가스가 가하는 압력은 $ P = \ frac 13 \ rho c ^ 2 _ {\ rm rms} $ 여기서 $ \ rho $ 는 가스의 밀도이고 $ c ^ 2 _ {\ rm rms} $ 는 기체 분자의 평균 제곱 속도입니다. 가스가 일정한 부피로 가열되면 가스의 밀도는 동일하게 유지되지만 분자의 평균 제곱 속도가 증가하므로 압력이 증가해야합니다.

반면에, 가열시 분자의 평균 제곱 속도와 동일한 속도로 기체의 밀도가 감소하면 (체적 증가로 인해) 기체의 압력이 일정하게 유지됩니다. .