Tekanan gas disebabkan oleh zarah yang berlanggar dengan dinding bekas. Setiap perlanggaran menolak dinding, dan tekanan ialah jumlah daya perlanggaran itu bagi setiap unit luas. Soalan meminta anda menerangkan perubahan tekanan apabila gas dipanaskan, dimampatkan atau dikembangkan.
Pelajaran ini dalam modul model zarah dan perubahan keadaan. Ia menyambung lengkung pemanasan, yang melibatkan zarah dalam keadaan cecair atau pepejal.
Bagaimanakah perlanggaran menghasilkan tekanan?
Dalam gas, zarah berjauhan dan bergerak secara rawak dan laju dalam garis lurus sehingga berlanggar. Apabila zarah memukul dinding, ia melantun balik dan menolak dinding. Satu tolakan sangat kecil.
Sangat banyak tolakan setiap saat menghasilkan daya yang stabil.
Dua perkara menentukan tekanan:
- seberapa kerap zarah memukul dinding, dan
- seberapa kuat setiap zarah memukul dinding.
Penerangan yang baik menyebut kedua-duanya apabila kedua-duanya berubah. Jika satu sahaja yang berubah, sebut yang itu.
Apakah yang berlaku apabila suhu atau isi padu berubah?
Memanaskan gas dalam bekas tertutup yang tegar (isi padu tetap). Zarah memperoleh tenaga kinetik dan bergerak lebih laju. Ia memukul dinding lebih kerap dan dengan daya lebih besar, maka tekanan meningkat.
Memampatkan gas pada suhu tetap. Zarah mempunyai laju purata yang sama, jadi setiap perlanggaran sama kuat. Isi padu lebih kecil, maka zarah sampai ke dinding lebih kerap. Ada lebih banyak perlanggaran setiap saat bagi setiap unit luas, maka tekanan meningkat.
Mengembangkan gas pada suhu tetap. Sebaliknya: perlanggaran setiap saat lebih sedikit bagi setiap unit dinding, maka tekanan berkurang.
Sukatan pelajaran dan guru anda mungkin juga menggunakan hubungan bahawa bagi jisim gas tetap pada suhu tetap, tekanan × isi padu adalah malar. Semak sukatan pelajaran semasa di laman Cambridge untuk mengetahui apa yang dijangka dalam kursus anda. Penerangan zarah penting dalam kedua-dua kes.
Contoh berlangkah
Nombor di bawah direka untuk latihan.
Picagari tertutup mengandungi 600 cm³ udara pada tekanan 100 kPa. Penyedut ditolak perlahan-lahan sehingga isi padu menjadi 300 cm³. Suhu kekal sama.
Soalan: Terangkan perubahan tekanan, dan cari tekanan baharu jika kursus anda menggunakan tekanan × isi padu = malar.
Langkah 1, terangkan dengan zarah. Isi padu menjadi separuh. Zarah bergerak pada laju yang sama, tetapi ruangnya lebih kecil. Ia memukul dinding dua kali lebih kerap bagi setiap unit luas, maka tekanan meningkat.
Langkah 2, sediakan hubungan. Tekanan × isi padu adalah malar, maka 100 × 600 = p × 300.
Langkah 3, hitung. 100 × 600 = 60 000. p = 60 000 ÷ 300 = 200 kPa.
Langkah 4, semak. Isi padu separuh patut menggandakan tekanan. 100 × 2 = 200, sepadan.
Jika soalan hanya meminta penerangan, langkah pertama sudah cukup. Menambah nombor tidak menggantikan penaakulan tentang perlanggaran.
Situasi kedua menggunakan suhu dalam kelvin. Jika bekas tegar tertutup berisi gas dipanaskan dari 27 °C ke 327 °C, maka 27 + 273 = 300 K dan 327 + 273 = 600 K. Suhu kelvin menjadi dua kali ganda, maka tekanan juga dua kali ganda, selagi isi padu dan jumlah gas tidak berubah.
Gunakan ini hanya jika kursus anda merangkumi skala kelvin.
Kesilapan yang perlu diawasi
Kesilapan kerap ialah menyatakan zarah mengembang atau menjadi lebih besar apabila gas dipanaskan.
Jawapan yang salah: “Tekanan naik kerana zarah mengembang apabila dipanaskan, jadi ia menolak dinding keluar.”
Zarah itu sendiri tidak berubah saiz. Ia bergerak lebih laju.
Kesilapan kedua ialah menyatakan tekanan datang daripada zarah yang memukul satu sama lain. Perlanggaran dengan dinding menyebabkan tekanan.
Pembetulan: “Zarah memperoleh tenaga kinetik dan bergerak lebih laju, maka ia memukul dinding lebih kerap dan dengan daya lebih besar, lalu tekanan meningkat.”
Semak kendiri
1. Terangkan mengapa tin udara tertutup yang ditinggalkan dalam kereta panas lebih mudah meletup daripada yang ditinggalkan dalam bilik sejuk.
Tunjukkan jawapan
Dalam haba, zarah mempunyai tenaga kinetik lebih tinggi dan bergerak lebih laju. Ia memukul bahagian dalam tin lebih kerap dan dengan daya lebih besar, maka tekanan lebih tinggi dan tin lebih mudah gagal.
2. Gas berada pada 120 kPa dalam 500 cm³. Isi padu dikurangkan kepada 250 cm³ pada suhu tetap. Berapakah tekanan baharu?
Tunjukkan jawapan
120 × 500 = 60 000. 60 000 ÷ 250 = 240 kPa. Semak: isi padu separuh menggandakan tekanan, dan 120 × 2 = 240.
3. Betul atau salah: “Apabila gas menyejuk dalam bekas tegar, zarah memukul dinding dengan daya yang sama seperti sebelumnya.” Terangkan.
Tunjukkan jawapan
Salah. Penyejukan mengurangkan tenaga kinetik, maka zarah bergerak lebih perlahan. Ia memukul dinding kurang kerap dan dengan daya lebih kecil, maka tekanan menurun.
Ke mana selepas ini?
Pelajaran terakhir dalam modul ini meminta anda membezakan perubahan bahan daripada perubahan jarak. Gunakan latihan campuran zarah apabila anda mahu soalan-soalan ini bercampur.
Menerangkan dengan punca, perubahan dan hasil ialah tabiat yang dibina oleh guru kami dalam tuisyen Kimia dalam talian satu dengan satu.