Dokonalý plyn. Rovnice stavu ideálního plynu. Isoprocesses.

Ideální plyn stavová rovnice ideálního plynu, jeho teplotě a tlaku obemhellip- seznam parametrů a definice, které působí v příslušné části fyziky, je možné pokračovat dostatečně dlouho. Dnes budeme hovořit pouze o tomto tématu.

Co se uvažuje v molekulární fyzice?

Hlavním předmětem, který je v této kapitole zvážen, je ideální plyn. Rovnice stavu ideálního plynu byla získána s přihlédnutím k normálním podmínkám prostředí a o tom budeme hovořit o něco později. Nyní se přiblížíme k tomuto "problému" z dálky.

Řekněme, že máme nějaké množství plynu. Jeho stav lze určit třemi parametry termodynamiky znak. To je samozřejmě tlak, objem a teplota. Rovnice stavu systému v tomto případě je vztah vzorec mezi odpovídajícími parametry. Vypadá to takto: F (p, V, T) = 0.

Zde se poprvé pomalu přibližujeme vzhledu takové koncepce jako ideálního plynu. Říká se tomu plyn, ve kterém jsou interakce mezi molekulami zanedbatelné. Obecně tomu tak není. Nicméně, žádné vzácný plyn je blízko k němu. Od ideálu existuje malý rozdíl mezi dusíkem, kyslíkem a vzduchem za normálních podmínek. Pro zapsání rovnice stavu ideálního plynu můžeme použít kombinovaný plynový zákon. Získáme: pV / T = const.

Související pojem číslo 1: Avogadrova zákon

To nám může říci, že pokud budeme mít stejný počet molů naprosto libovolném plynu a dát je do stejných podmínek, včetně teploty a tlaku, plyn bude zabírat stejný objem. Zejména byl experiment prováděn za normálních podmínek. To znamená, že teplota byla 273,15 Kelvina, tlak - jedna atmosféra (760 mm Hg nebo 101,325 Pascalů). Při těchto parametrech plyn obsadil objem 22,4 litru. Proto lze říci, že pro jeden mol každém poměru plynu bude číselné parametry konstantní. Proto bylo rozhodnuto dát toto číslo písmenu R a nazvat ho univerzální konstantou plynu. To je rovno 8,31. Rozměr J / mol * K.

Dokonalý plyn. Rovnice stavu ideálního plynu a jeho manipulace

Pokusíme se přepsat vzorec. K tomu je zapsáno v této podobě: pV = RT. Dále provádíme jednoduchou akci, násobíme obě strany rovnice libovolným počtem krtků. Získáváme pVu = uRT. Vezmeme v úvahu skutečnost, že produkt molárního objemu podle množství hmoty je prostě objem. Ale počet molekul současně bude rovný soukromé hmotnosti a molární hmotnosti. Tak vypadá rovnice Mendeleev-Clapeyron. To dává jasnou představu o tom, který systém představuje ideální plyn. Rovnice stavu ideálního plynu má podobu: pV = mRT / M.

Odvozujeme vzorec pro tlak

Nějaké další manipulace s těmito výrazy. Za tímto účelem vynášíme pravou stranu rovnice Mendeleev-Clapeyron a rozdělíme číslo Avogadro. Nyní se díváme pozorně na produkt množství hmoty na číslo Avogadro. To není nic víc než celkový počet molekul v plynu. Současně se však poměr univerzální plynové konstanty k Avogadrovi rovná konstantě Boltzmannovy konstanty. Následně mohou být vzorce pro tlak psány takto: p = NkT / V nebo p = nkT. Zde je zápis n koncentrací částic.

Ideální plynové procesy

V molekulární fyziky tam je taková věc jako isoprocesses. To je termodynamické procesy, které se vyskytují v systému s jedním z konstantních parametrů. Hmotnost látky musí zůstat konstantní. Podívejme se na ně konkrétněji. Takže zákony ideálního plynu.

Tlak zůstává konstantní

To je zákon Gay-Lussac. Vypadá to takto: V / T = const. Může být také přepisován jiným způsobem: V = Vo (1 + at). Zde se rovná 1 / 273,15 K ^ -1 a nazývá se "koeficient objemové expanze". Můžeme nahradit teplotu jak pro stupnici Celsia, tak pro stupnici Kelvina. V druhém případě získáme vzorec V = Voat.

Objem zůstává konstantní

Toto je druhý zákon Gay-Lussac, který se častěji říká Charlesovým zákonem. Vypadá to takto: p / T = const. Existuje další formulace: p = po (1 + at). Transformace mohou být provedeny v souladu s předchozím příkladem. Jak lze vidět, zákony ideálního plynu jsou někdy docela navzájem podobné.

Teplota zůstává konstantní

Pokud teplota ideálního plynu zůstává konstantní, můžeme získat zákon Boyle-Mariotte. To může být psáno takto: pV = const.

Související koncept č. 2: parciální tlak

Předpokládejme, že máme nádobu s plyny. Bude to směs. Systém je ve stavu tepelné rovnováhy a samotné plyny vzájemně nereagují. Zde N označuje celkový počet molekul. N1, N2 a tak dále, počet molekul v každé ze složek dostupné směsi. Vezměte tlakový vzorec p = nkT = NkT / V. Může být zveřejněn pro konkrétní případ. Pro dvoukomponentní směs má vzorec formu: p = (N1 + N2) kT / V. Ale pak se ukáže, že celkový tlak bude součtem částečných tlaků každé směsi. Takže bude mít formu p1 + p2 a tak dále. To bude částečné tlaky.

Co to je?

Vzorec, který jsme získali, naznačuje, že tlak v systému je na straně každé skupiny molekul. Mimochodem, to nezávisí na ostatních. To bere přípravek Dalton zákon, později jmenovaný po něm: směs, vyznačující se tím, že plyny nejsou chemicky reagují spolu navzájem, celkový tlak se rovná součtu parciálních tlaků.