Jaką objętość przyjmie gaz w cylindrze z ruchomym tłokiem, podgrzewany izobarycznie do temperatury T2=1200 K, jeśli przy temperaturze T1=300 K miał objętość V1=4 m3?
Odpowiedź 16 m3 jest na pewno trafna, bo jest zgodna z prawem gazu idealnego oraz zasadą dotyczącą izobarycznych procesów. W takich procesach ciśnienie gazu nie zmienia się, co daje nam szansę na użycie równania gazu idealnego, które łączy temperaturę, objętość i liczbę moli. Zakładając, że liczba moli się nie zmienia, mamy równanie V1/T1 = V2/T2. Jak podstawimy wartości, to wyjdzie nam: V2 = V1 * (T2/T1) = 4 m3 * (1200 K / 300 K) = 16 m3. Ta zasada ma praktyczne znaczenie w silnikach spalinowych, gdzie kontrola objętości gazów roboczych jest mega ważna dla ich wydajności. Również w inżynierii chemicznej czy w projektowaniu reaktorów jest to kluczowe. Spotykamy się z tym też przy obliczeniach w klimatyzacji, gdzie musimy wiedzieć, jak obliczać objętości gazu przy różnych temperaturach, bo to pozwala nam oszczędzać energię.
Wybranie objętości, która nie jest 16 m3, może wynikać z tego, że ktoś źle zrozumiał wzory fizyczne lub procesy izobaryczne. Może się zdarzyć, że niektórzy myślą, że podczas ogrzewania gazu ciśnienie się zmienia, przez co dochodzą do błędnych wniosków o innej objętości. W rzeczywistości w procesach izobarycznych ciśnienie pozostaje takie samo, a zmiany temperatury wpływają na objętość, co objaśnia wzór V1/T1 = V2/T2. Jakby ktoś założył, że ciśnienie lub liczba moli się zmienia, to mogą wyjść im błędne obliczenia. Czasami ludzie też nie uwzględniają, że gazy nie zawsze zachowują się idealnie, co może być problemem. W praktyce inżynierskiej często pomija się różne zjawiska nieidealności gazu, co prowadzi do błędnych wyników. W sumie, dobrze jest rozumieć zasady fizyki gazów, bo bez tego można wpaść w kłopoty z projektem, a to może kosztować sporo kasy.