Уравнение состояния идеального газа

Вопросс 29

Закон Гей-Люссака :Закон пропорциональной зависимости объёма газа от абсолютной температуры при постоянном давлении. Гей-Люссак первым продемонстрировал, что закон применим ко всем газам, а также к парам летучих жидкостей при температуре выше точки кипения. Математически он выразил своё открытие так:

где — объём данного количества газа при температуре 100 °C; — объём того же газа при 0 °C; — константа, одинаковая для всех газов при одинаковом давлении.

Изобарный процесс:

термодинамический процесс, происходящий в системе при постоянном давлении и постоянной массе идеального газа.

Согласно закону Гей-Люссака, при изобарном процессе в идеальном газе .

Работа, совершаемая газом при расширении или сжатии газа, равна .

Количество теплоты, получаемое или отдаваемое газом, характеризуется изменением энтальпии: .

Простейшие примеры изобарных процессов — нагревание воды в открытом сосуде, расширение газа в цилиндре со свободно ходящим поршнем. В обоих случаях давление равно атмосферному. Если изобарный процесс происходит настолько медленно, что давление в системе можно считать постоянным и равным внешнему давлению, а температура меняется так медленно, что в каждый момент времени сохраняется термодинамическое равновесие, то изобарный процесс обратим. Для осуществления изобарного процесса к системе надо подводить или отводить теплоту, которая расходуется на работу расширения и изменение внутренней энергии.

Графическое представление изобарного процесса

Вопрос 30

Основные уравнение мкт

, где k является постоянной Больцмана (отношение универсальной газовой постоянной R к числу Авогадро N_A), i — число степеней свободы молекул ( в большинстве задач про идеальные газы, где молекулы предполагаются сферами малого радиуса, физическим аналогом которых могут служить инертные газы), а T - абсолютная температура.

Основное уравнение МКТ связывает макроскопические параметры (давление, объём, температура) газовой системы с микроскопическими (масса молекул, средняя скорость их движения).

Изохорный процесс

Изохорический или изохорный процесс (от др.-греч. ἴσος «равный» и χώρος «место») — термодинамический процесс, который происходит при постоянном объёме. Для осуществления изохорного процесса в газе или жидкости достаточно нагревать (охлаждать) вещество в сосуде, который не изменяет своего объёма.

Изохорный процесс осуществляется в газах и жидкостях, находящихся в замкнутом сосуде, объем которого не меняется. В этом случае при изменении температуры газа (жидкости) изменяется его давление.

При изохорном процессе газ над внешними телами работы не совершает, не совершается и механической работы, связанной с изменением объема тела, поэтому изменение внутренней энергии тела происходит только за счет поглощения или выделения тепла. В случае изохорного процесса в идеальном газа вся теплота, сообщаемая газу, идет на увеличение его внутренней энергии.

В идеальном газе при изохорном процессе для данной массы газа при постоянном объеме давление газа, в соответствии с законом Шарля, прямо пропорционально температуре. Изохорный процесс можно описать уравнением:

р = р_oaT,

где р — давление газа при абсолютной температуре Т;

р₀ — давление газа при температуре 0^оС;

a — температурный коэффициент объемного расширения газа, равный 1/273 К^-1

Графическое представление изохорного процесса

Уравнение изохорного процесса: v = const.

Графически в p-v-диаграмме изохорный процесс изо­бражается линией, параллельной оси давлений Линии изохорного процесса в диаграмме состояния называется изохорой

Связь между параметрами в изохорном процессе подчиняется закону Шарля

И изохорном процессе вся подведенная теплота расходуется на изменение внутренней энергии тела. Для тела с произвольной массой вещества m имеем:

где cv — средняя массовая изохорная теплоемкость в интервале температур от T1, до Т2.

Вопрос 31

Количество вещества

физическая величина, характеризующая количество однотипных структурных единиц, содержащихся в веществе. Под структурными единицами понимаются любые частицы, из которых состоит вещество (атомы, молекулы, ионы, электроны или любые другие частицы). Единица измерения количества вещества в СИ — моль. Фактическое количество единиц вещества в 1 моле называется числом Авогадро ( )

Молярная масса — это масса, которая приходится на один моль данного вещества. Молярная масса вещества может быть получена произведениеммолекулярной массы этого вещества на количество молекул в 1 моле — на число Авогадро. Необходимо отметить, что значение молярной массы вещества определяется его качественным и количественным составом, т.е. зависит от M_r и A_r. Поэтому разные вещества при одинаковом количестве молей имеют различные массы m

Постоянная Авогадро

(число Авогадро) - число структурных элементов (атомов, молекул, ионов или других частиц) в одном моле. Названа в честь А. Авогадро, обозначается . постоянная Авогадро - одна из фундамнентальных физических констант, существенная для определения многих других физических констант (постоянной Больцмана, постоянной Фарадея и др.)

Закон Авогадро

Его можно сформулировать так: один моль любого газа при одинаковых температуре и давлении занимает один и тот же объем, при нормальных условияхравный 22,41383 л. Эта величина известна как молярный объем газа.

Закон Дальтона

Закон о суммарном давлении смеси газов - Давление смеси химически не взаимодействующих идеальных газов равно сумме парциальных давлений.

Закон о растворимости компонентов газовой смеси - При постоянной температуре растворимость в данной жидкости каждого из компонентов газовой смеси, находящейся над жидкостью, пропорциональна их парциальному давлению.

Вопрос 32

Уравнение состояния идеального газа

формула, устанавливающая зависимость между давлением, молярным объёмом и абсолютной температурой идеального газа. Уравнение имеет вид:

где

— давление,

— молярный объём,

— универсальная газовая постоянная

— абсолютная температура,К.

Универсальная газовая постоянная -термин, впервые введённый в употребление Д. Менделеевым в 1874 г. Численно равна работе расширения одного моля идеального газа в изобарном процессе при увеличении температуры на 1 К Универсальная фнз. постоянная, входящая в ур-ние состояния 1 моля идеального газа: pv=RT), где р — давление, v — объём моля, Т — абс. темп-pa. Г. п. по своему физ. смыслу — работа расширения 1 моля идеального газа под пост. давлением при нагревании на 1 К. С другой стороны, Г. п.— разность молярных теплоёмкостей при пост. давлении и при пост. объёме cр-cv=R (для всех сильно разреженных газов). Численное значение Г. п. в единицах СИ (на 1980) 8,31441(26) Дж/(моль•К). В других ед. R = 8,314•107 эрг/(моль•К)=1,9872 кал/(моль•К) = 82,057 см3•атм/(моль•К

Универсальная газовая постоянная определяется как произведение постоянной Больцмана на число Авогадро,

Постоя́нная Бо́льцмана ( или ) — физическая постоянная, определяющая связь между температурой и энергией. Дж/К

Вопрос 33

Агрега́тное состоя́ние — состояние вещества, характеризующееся определёнными качественными свойствами: способностью или неспособностью сохранять объём иформу, наличием или отсутствием дальнего и ближнего порядка и другими. Изменение агрегатного состояния может сопровождаться скачкообразным изменениемсвободной энергии, энтропии, плотности и других основных физических свойств.^[1].

Выделяют три основных агрегатных состояния: твёрдое тело, жидкость и газ. Иногда не совсем корректно к агрегатным состояниям причисляют плазму. Существуют и другие агрегатные состояния, например, жидкие кристаллы или конденсат Бозе — Эйнштейна.

Изменения агрегатного состояния это термодинамические процессы, называемые фазовыми переходами. Выделяют следующие их разновидности: из твёрдого в жидкое — плавление; из жидкого в газообразное — испарение и кипение; из твёрдого в газообразное — сублимация; из газообразного в жидкое или твёрдое —конденсация; из жидкого в твёрдое — кристаллизация. Отличительной особенностью является отсутствие резкой границы перехода к плазменному состоянию.

Определения агрегатных состояний не всегда являются строгими. Так, существуют аморфные тела, сохраняющие структуру жидкости и обладающие небольшойтекучестью и способностью сохранять форму; жидкие кристаллы текучи, но при этом обладают некоторыми свойствами твёрдых тел, в частности, могут поляризовать проходящее через них электромагнитное излучение.

Испарение. Давление насыщенного пара. С позиций молекулярно-кинетической теории находят объяснение и процессы фазовых переходов между различными состояниями вещества: испарение и конденсация, плавление и кристаллизация и т.п. Можно рассмотреть, например, испарение жидкости, находящейся в замкнутом сосуде. предполагается, что над поверхностью жидкости в начальный момент времени поддерживается состояние вакуума. По мере нагревания жидкости вследствие процесса испарения пространство над жидкостью станет наполняться молекулами. Это означает, что все более заметное число молекул жидкости приобретает кинетическую энергию, достаточную для того, чтобы преодолеть силы притяжения со стороны остающихся в жидкости молекул и перейти в газовую фазу. Переход части жидкости в пар приводит к обеднению жидкости быстрыми молекулами и, следовательно, к ее охлаждению. Если, однако, внешним источником тепла поддерживать температуру постоянной, то число молекул, покидающих жидкость, будет непрерывно нарастать. Одновременно с этим процессом будет происходить и обратный процесс, называемый конденсацией: в силу хаотичности движения молекул пара часть молекул, покинувших жидкость, снова в нее возвращается. Ясно, что число конденсирующихся молекул пропорционально плотности молекул пара. Поэтому, если сосуд закрыт, то непременно наступит момент, когда числа молекул, покидающих жидкость и возвращающихся в нее, становятся равными. Начиная с этого момента, плотность пара перестает изменяться, между жидкостью и паром установится подвижное равновесие, которое будет существовать до тех пор, пока не изменится объем или температура системы. Давление пара, при котором наблюдается равновесие, называется давлением (или упругостью) насыщенного пара

Вопрос 34

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: