Kaasuvoima

Kaasuvoima on kaasun paineen aiheuttama voima, joka kohdistuu kaasua sisältävän astian tai sen ympärillä sijaitsevien pintojen suuntaan. Paine syntyy kaasumolekyylien törmäyksistä astian seinien kanssa sekä molekyylien liikkeestä, ja se on määritelty suureella P, joka on voiman F ja pinta-alan A suhde (P = F/A).

Kaasuvoima liittyy tiiviisti termodynamiikan peruslakuihin. Suppeasti, kaasun paine antaa voiman planeen pintaa vasten. Kertymä: jos pinta on suora ja paine on vakio, voima on F = P × A. Kun kaasun tila muuttuu, gesäät voi tehdä työtä ympäristöä vastaan tai ympäristö suorittaa työtä kaasun puolesta.

Ideaalikaasun tapauksessa paine, tilavuus, määrä ja lämpötila n, V, T täyttyvät ideaalikaasun yhtälöllä PV = nRT. Tämän avulla voidaan laskea kaasuvoima ja siihen liittyvä työ esimerkiksi pistonin liikkeen kautta. Työ, jota kaasu tekee laajentuessaan tai puristuessaan, on W = ∫ P dV. Isothermisten tai isentrooppisten prosessien yhteydessä työ voidaan laskea differentiaaleina.

Real-gas korjauksia voidaan ottaa huomioon tunkeilla Z-korjaustekijällä (P V = Z n R T). Käytännössä kaasuvoimaa esiintyy esimerkiksi sylinteripostien, mäntämoottorien sekä rakettimoottorien yhteydessä, missä kaasun paine tuottaa mekanista voimaa liikkeelle. Kaasun voima on keskeinen käsite sekä tekniikassa että fysiikassa, ja se riippuu sekä paineesta että tilanmuutoksista.