Friday, May 20, 2011

Rõhu ja temperatuuri seos

Üldise korrapärana kaasneb molekulide kokkusurumisele temperatuuri tõus ja surve langusega jahtumine.
Ideaalse gaasi seaduses on see seos kokku võetud valemiga PV=nRT, kus P on rõhk, V ruumala, n gaasi hulk moolides, R universaalne gaasikonstant (muutumatu väärtus) ja T absoluutne temperatuur. Surve ja ruumala muutus saavad paremal pool võrdusmärke muuta ainult temperatuuri väärtust, kui vaadeldud keskkonnaga ei segune mujalt pärit ained. Kui ruumala ei muutu aga temperatuur tõuseb, siis kaasneb rõhu tõus.
Praktikas kasutatakse neid nähtused näiteks külmkappides, kus jahutusgaas surutakse pumbaga kokku. Kokkusurumise tagajärjel läheb gaas esialgu kuumemaks kuid sellel lastakse surve all jahtuda. Kui see on jahtunud lastakse sellel paisuda ruumikamasse külmkapi sisu jahutavasse ruumi, kus paisumine seda jälle jahutab. Eelnev surve jahtumine näiteks toatemperatuuri lähedale tähendab, et paisudes jahtub see alla toatemperatuuri.
Sarnaseid nähtuseid võib leida ka surve all olevate deodorantide või arvuti puhastajate kasutamisel. Need võivad algselt olla toatemperatuuril kuid nende kasutamisel ja siserõhu langetamisel muutuvad need balloonid kiiresti külmaks. Suurema sisesurve korral nagu näiteks arvutipuhastajate korral võib see selgemalt tunda anda jää tekkimisega gaasijoale ette jäänud kohtadel. Kokkusurumist kasutava näitena kasutatakse diiselmootorites surve tõstmist diisli süütamiseks. Diiselmootoris surutakse õhk 15-22 korda kokku 40 atmosfääri rõhuni soojendades sellega õhu 550 C kraadini ja süüdates diisli.
Tuumaallveelaeva USS Thresher uppumises võis see nähtus 129 inimese surma põhjustajaks saada. Allveelaevadel on tavaliseks mooduseks pinnale tõusuks suruõhuga ballastvee välja surumine. Testreisil ei õnnestunud ballastvett välja suruda ja allveelaev vajus sügavustele kus see vajus vee surve tõttu kokku ja lõhkes. Testides hiljem uue allveelaeva peal ballasveest vabanemist leiti, et suruõhus olnud niiskus tekitas paari sekundilise väljavooluga jääd ning hiljem lisati ennetusena niiskuse eemaldajad selleks otstarbeks mõeldud õhule.

Looduses

Kõrgustes olev külm on ka osaliselt õhu paisumise ja hõrenemise tagajärg ning mäestikke ületav tuul võib langedes ja tihenedes jälle soojeneda.
Ka Suure Paugu teooria järgi oli universum algselt tihe ja kuum kuid paisumisega järgnes sellele jahtumine.
Tähtede sünnis on oluliseks esialgne mateeria tihenemine ühte piirkonda kuni suure surve ja kuumenemisega hakkavad kaasnema tähele omased kuumad termotuumareaktsioonid.
Universumis levinud miinimumtemperatuur on selle hõredaimas keskkonnas ehk kosmosevaakumis olevad ~2,7 kraadi üle absoluutse nulli, mis on leitav suhteliselt ühtlase levinud taustmikrolainekiirgusena.