Citat:
Ursprungligen postat av Schwitzer
Varför behövs egentligen den allmänna gas konstanten i den allmänna gas lagen?
båda sidor verkar beskriva den energi som finns hos gasen men en sida multipliceras med en konstant.
T*n, T= medel rörelseenegrin hos partiklarna, n = antalet partiklar
V*P, P = trycket som bildas då partiklarna med en viss rörelseenergi krockar, V = Volymen med trycket.
Tycker det vore mer logiskt om den var T*n=V*p Eftersom båda sidorna verkar kunna beskriva energin utan konstant.
T är temperatur, inte rörelse-energi och n är inte antalet partiklar utan antalet mol.
Man kan ju härleda ideala gaslagen från kinetisk gasteori. När en partikel studsar mot en väggen av en gasbehållare ändrar dess hastighet vinkelrätt mot ytan tecken. Om vi antar att normalen till ytan är i x-riktningen så ändras rörelsemängden från m(vx,vy,vz) till m(-vx,vy,vz). Varje partikel som studsar mot väggen lämnar alltså från sig rörelsemängden 2mvx till väggen. Antal partiklar som träffar ytan A under tiden dt som har hastighet mellan v och v+dv är A f(v) dvdt där f(v) är stöttalet och ger antal partikelstötar per tids-, hastighets- och areaenhet. Genom enkel geometri finner man att stöttalet ges av
A f(v) dvdt = n(v)A v x dtdv
när n(v)dv är antal partiklar med hastighet mellan v och v+dv. Rörelsemängds förändringen blir alltså
dpx = 2m A vx² n(v) dvdt.
Integrerar man nu över alla hastigheter och delar med dt får man kraften
F = = 1/3 (N/V) m <v²> A
där <v²> = 1/3 <vx²> är väntevärdet (medelvärdet) av kvadraten på hastigheten. Trycket blir p = 1/3 (N/V) m <v²> så att pV = (1/3) N m <v²>. Kvadratiska medelvärdet <v²> räknas ut genom att man vet att partiklarna följer Maxwell-Boltzmanns hastighetsfördelning och man finner <v²> = 3kT/m där k är Boltzmanns konstant. Insättning ger
pV = NkT
och om vi skriver n = N/Na och definierar R = Na k så fås
pV = nRT.
Om vi anknyter lite till din ursprungsfråga kan man ju fråga varfår det måste vara en konstant mellan en cirkels omkrets och dess diameter. Båda mäter ju längd...