Рівняння стану ідеального газу

Основні фізичні величини

Термодинамічна система – це система що складається з великої кількості молекул або атомів, тобто, будь-яка макроскопічна система.

Термодинамічні параметри – це фіз величини які характеризують стан термодинамічної системи.

Основні термодинамічні параметри:

1)Тиск – це фіз вел що = відношенню нормальної складової сили до площі поверхні на яку вона діє

p=Fn/S

2)Обєм V=m/

Питомий обєм-величина обернена до густини. Vn=1/p=dV/dm

Якщо речовина однорідна, то Vn=V/m

3)К-ть речовини – це к-ть структурних одиниць(молекул або атомів), що містяться в даній масі речовини. В 1 молі будь-якої речовини міститься однакова к-ть молекул або атомів- число Авогадро.

Молярна маса – це маса 1 моля речовини.

M=m0*Na

Молярний обєм – це обєм одного моля речовини

Vm=M/

Закон Авогадро:Молі будь-яких речовин при однакових абсолютних температурах і тисках займають однакові обєми.  V=m/M=N/Na=V/Vm

4)Температура – це фіз вел що характеризує міру нагрітості тіла. Дві шкали температури:а) МПШТ(міжнародна практична шкала температури)-вона характеризується двома реферними точками – це температура при якій хім чиста речовина переходить із одного агрегатного стану в інший, градується в градусах.

б)ТТШ(термодинамічна темп шкала)-визначається однією реферною точкою – це потрійна точка води – це температура при якій лід вода насичена пара при тиску 690 Па знаходиться в термодинамічній рівновазі.

Абсолютнийй нуль – цн темп при якій повністю відсутній тепловий рух молекул.

Ідеальний газ

В МКТ користуються моделлю ідеального газу – це газ для якого нехтують:

1)розмірами молекул(власним обємом)

2)потенціальною енергією взіємодії молекул

3)вважають, що молекули взаємодіють між собою та зі стінкою посудини лише під час зіткнення, удар абсолютнно пружній.

В природі ідеального газу не існує, але за певних умов( висока Т і низький р) реальний газ наближається до моделі ідеального газу( водень, кисень.

Емпіричні закони

1) Закон Бойля-Маріотта

Для газу даної маси при сталій абсолютній Т добуток тиску на обєм є величина стала.

Ізотерма

 

Ізотермічний процес – це процес що відбувається при сталій абсолютній Т

1стан p1,V1

2стан p2,V2 =>> p1*V1=p2*V2

2)Закон Гей-Люссака

Для газу даної маси при сталому тиску віднощення обємудо абсолютної Т є величина стала

Цей закон виконується для ізобарного процесу – це процес що відбувається при сталому тиску.

Ізобара

 

3)Закон Шарля

Для газу даної маси при сталому обєму відношення тиску до абсолютної температури залишається сталим.Цей закон виконується для ізохорного процесу – це процес що відбувається при сталому обємі

Ізохора

 

 

Барометричні формули

До цього казали,щ о на молекули не діють силові поля і вони розподіоені по обєму рівномірно. Але насправді на молекули діють сили тяжіння, тому атмосферне повітря знаходиться біля поверхні землі і його молекули не розлітаються у всесвіт. Тепловий рух молекул завдячує тому, що молекули атмосферного повітря не падають на землю. Отже, сила тяжіння та тепловий рух молекул зумовлюють стаціонарний стан ідеального газу – тобто с підняттям на висоту тиск та концентрація молекул зменшується

 

 

(p-dp)-p= *g*dh; dp= *g*dh(1*); m= *V =>>> =m/V

Р-ня М-К:p*V=(m/M)*R*T =>> m/V=p*M/R*T (2*)

(2*)->(1*)=>>> dp=-(p*M/R*T)*g*dh

dp/p=-(M*g/R*T)*dh

ln(p/p0)=-(M*g/R*T)*h

p=p0*e^(-M*g*h/R*T); h=(R*T/M*g)*ln(p0/p)=>>Барометричні формули

Отже, з підняттям на висоту тиск зменшується за законом експонента. Тим швидше, чим важчий газ, і чим нижча абсолютна тепмература

Основні фізичні величини

Термодинамічна система – це система що складається з великої кількості молекул або атомів, тобто, будь-яка макроскопічна система.

Термодинамічні параметри – це фіз величини які характеризують стан термодинамічної системи.

Основні термодинамічні параметри:

1)Тиск – це фіз вел що = відношенню нормальної складової сили до площі поверхні на яку вона діє

p=Fn/S

2)Обєм V=m/

Питомий обєм-величина обернена до густини. Vn=1/p=dV/dm

Якщо речовина однорідна, то Vn=V/m

3)К-ть речовини – це к-ть структурних одиниць(молекул або атомів), що містяться в даній масі речовини. В 1 молі будь-якої речовини міститься однакова к-ть молекул або атомів- число Авогадро.

Молярна маса – це маса 1 моля речовини.

M=m0*Na

Молярний обєм – це обєм одного моля речовини

Vm=M/

Закон Авогадро:Молі будь-яких речовин при однакових абсолютних температурах і тисках займають однакові обєми.  V=m/M=N/Na=V/Vm

4)Температура – це фіз вел що характеризує міру нагрітості тіла. Дві шкали температури:а) МПШТ(міжнародна практична шкала температури)-вона характеризується двома реферними точками – це температура при якій хім чиста речовина переходить із одного агрегатного стану в інший, градується в градусах.

б)ТТШ(термодинамічна темп шкала)-визначається однією реферною точкою – це потрійна точка води – це температура при якій лід вода насичена пара при тиску 690 Па знаходиться в термодинамічній рівновазі.

Абсолютнийй нуль – цн темп при якій повністю відсутній тепловий рух молекул.

Ідеальний газ

В МКТ користуються моделлю ідеального газу – це газ для якого нехтують:

1)розмірами молекул(власним обємом)

2)потенціальною енергією взіємодії молекул

3)вважають, що молекули взаємодіють між собою та зі стінкою посудини лише під час зіткнення, удар абсолютнно пружній.

В природі ідеального газу не існує, але за певних умов( висока Т і низький р) реальний газ наближається до моделі ідеального газу( водень, кисень.

Емпіричні закони

1) Закон Бойля-Маріотта

Для газу даної маси при сталій абсолютній Т добуток тиску на обєм є величина стала.

Ізотерма

 

Ізотермічний процес – це процес що відбувається при сталій абсолютній Т

1стан p1,V1

2стан p2,V2 =>> p1*V1=p2*V2

2)Закон Гей-Люссака

Для газу даної маси при сталому тиску віднощення обємудо абсолютної Т є величина стала

Цей закон виконується для ізобарного процесу – це процес що відбувається при сталому тиску.

Ізобара

 

3)Закон Шарля

Для газу даної маси при сталому обєму відношення тиску до абсолютної температури залишається сталим.Цей закон виконується для ізохорного процесу – це процес що відбувається при сталому обємі

Ізохора

 

 

Рівняння стану ідеального газу

Це рівняння повязує між собою параметри p,V,T. Франц.вчений Клапейрон, обєднавши закони Бойля-Маріотта і Шарля отримав рівняння стану ідеального газу.

 

 

1-1’: p1*V1=p1’*V2(закон Бойля-Маріотта, 1*)

1’-2:p1’/T1=p2/T2(закон Шарля, 2*)

P1’=p1*V1/V2(3*)

3*->2*->p1*V1/T1=p2*V2/T2

P*V/T=const=B –рівняння Клапейрона( В-газова стала, різна для різних речовин)

Менділєєв обєднавши рівняння Клапейрона для 1 моля речовини та закон Авогадро отримав рівняння стану ідеального газу(рівняння М-К)

P*Vm=R*T(4*)

Vm=V*M/m(5*)

5*->4*->p*V=(m/M)*R*Т – рівняння М-К

R-універсальна газова стала (8,31 Дж/моль*К)

k=R/Na (стала Больцмана)

p=n*k*T

n=N/V(концентрація молекул). Якщо газ має постіний тиск та абсолютну температуру, то концентрація молекул газу залишається постійною. В 1 м^3 газу при нормальних умовах к-сть молекул залишається постійною – ця к-сть називається число Лошмідта.

1234Следующая ⇒

Поделиться: