Идеальный газ. Основное уравнение молекулярной кинетической теории.

Идеальный газ – это газ, молекулы которого не взаимодействуют, их можно принять за материальные точки. Наиболее близко по своим свойствам к идеальному газу подходят водород и гелий, при не очень больших давлениях и не очень низких температурах.

Основное уравнение молекулярной кинетической теории:

Давление газа прямо пропорционально средней кинетической энергии поступательного движения молекул газа и их числу в единице объема.

2. Зависимость давления газа от температуры при постоянном объеме.

Поместим сосуд с газом в водяную баню и будем нагревать, отмечаем соответствующие значения температуры и давления. Строим график.

 

Из подобия треугольников следует:

– температурный коэффициент давления.

Закон Шарля утверждает, что g не зависит от рода газа и равен

Dр = g р₀ Dt; р_t – р₀ = g р₀(t - 0); р_t = р₀ + g р₀t;

р_t = р₀ (1 +g t)

Абсолютная температура, абсолютный нуль.

Из графика видно, что при температуре равной -273°С р = 0. Так как молекулы не движутся, они не ударяют о стенки сосудов и поэтому давление при этом равно нулю.

Температура, при которой останавливается поступательное движение молекул, называют абсолютным нулем. Ниже этой температуры в природе быть не может (точное значение: -273, 15°С). И сама эта температура практически недостижима. В физических лабораториях получена температура, которая отличается от абсолютного нуля на тысячные доли градусов Н₀ даже при этой температуре останавливается не всякое движение вообще, но только тепловое движение молекул. Внутри атомов и молекул частицы продолжают движение.

Шкала Цельсия строится следующим образом: за нуль принимается температура таяния льда; за 100°С температура кипения воды, промежуток делится на 100 равных частей и получается размер градуса. По предложению английского физика лорда Кельвина, была принята шкала температур, в которой с начало отсчета был принят абсолютный нуль, а размер деления совпадает с градусом по Цельсию. Такая шкала температуры была названа термодинамической. Температура, измеренная по термодинамической шкале, называется абсолютной, обозначается «Т» и выражается в Кельвинах (К).

Связь со шкалой Цельсия выражается формулой: Т = 273 + t.

Уравнение Больцмана.

Перенесем начало координат предыдущего графика в точку А.

Тогда по оси ОХ будет откладываться абсолютная температура и очевидно, что между давлением и абсолютной температурой прямо пропорциональная зависимость. А из основного уравнения следует, что Р~Е_пост, значит Е_пост~Т.

По предложению Больцмана коэффициент пропорциональности условились записывать в виде 2/3 К, где К – постоянная Больцмана К=1, 38 × 10^-23 Дж/К, тогда = 2/3 КТ, отсюда видно, что кинетическая энергия поступательного движения молекул газа определяется только температурой газа и не зависит от его рода. Подставим в основное уравнение:

- это уравнение Больцмана, из него видно, что давление газа определяется только его температурой и концентрацией молекул и не зависит от рода газа.

Объединенный газовый закон.

Величины, характеризующие молекулярный мир, т.е. микромир – называют микроскопическими. Это масса молекулы, ее скорость, энергия и т.д. Значения микроскопических величин находят путем расчетов. Величины, значения которых определяются действием большого числа молекул, называют макроскопическими. Значения макроскопических величин находят путем измерений с помощью приборов. Макроскопические величины, однозначно характеризующие состояние газа называются термодинамическими параметрами газа. Важнейшие термодинамические параметры ( Р, V, Т ). Соотношение, устанавливающее связь между значениями тех или иных параметров в начале и в конце процесса в газе называют газовым законом. Соотношение, устанавливающее связь между всеми 3-мя параметрами называется объединенным газовым законом. Р = n₀ КТ; n₀ = N/V; если m = const; то N =const и N × K = const; Р = N/V× КТ

 

V – объем газа;

n₀ – число молекул в единице объема;

N – число всех молекул.

При постоянной массе газа, произведение давления на объем, деленное на абсолютную температуру, есть величина постоянная. Для двух состояний газа это записывается так:

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. БИЛЕТ 18.Волновое движение. Плоская гармоническая волна. Длина волны, волновое число. Фазовая скорость. Уравнение волны. Одномерное волновое уравнение.
2. Богем М.М. Физическое совершенство как основное понятие теории физической культуры //Теория и практика физической культуры. 1997. № 5. С. 18-20.
3. Влияние пищи на кислотно-основное состояние организма
4. Гармоническое колебание, его уравнение и график.
5. Геометрическая структура эл. цепи. Топологический граф. Уравнение Кирхгофа.
6. Глава 1. Предприятие – основное звено экономики
7. Дифференциальное уравнение равновесия жидкости.
8. И ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ВАНН БАССЕЙНОВ
9. ИДЕАЛЬНЫЙ БРАК, МОДЕЛЬ С ДЕФЕКТОМ
10. Каноническое уравнение прямой
11. Кинематическое описание движения жидкости. Уравнение движения и равновесия жидкости. Идеальная жидкость.