Как изменяется давление идеального газа

комментариев

Решение примера задачи Каждый человек в течение своей жизни сталкивается с телами, находящимися в одном из трех агрегатных состояний вещества. Самое простое агрегатное состояние для изучения - это газ. В этой статье мы рассмотрим понятие идеального газа, приведем уравнение состояния системы и уделим немного внимания описанию абсолютной температуры.

Газовое состояние вещества Реклама Каждый школьник хорошо представляет, о каком состоянии вещества идет речь, когда слышит слово "газ". Это слово относится к телу, которое способно занимать любой предоставленный ему объем. Оно не способно сохранять свою форму, поскольку не может противостоять даже малейшему внешнему воздействию.

Газ также не сохраняет объем, что отличает его не только от твердых тел, но и от жидкостей. Реклама Реклама Реклама Как и жидкости, газ является текучим веществом. Когда твердые тела движутся в газах, последние препятствуют этому движению. Возникающая при этом сила называется сопротивлением.

Возникающая при этом сила называется сопротивлением.

Его величина зависит от скорости движения тела в газе. Яркими примерами газов являются воздух, природный газ, который используется для отопления домов и приготовления пищи, инертные газы Ne, Ar, которые заполняют рекламные трубки тлеющего разряда или используются для создания инертной неагрессивной, защитной среды при сварке. Идеальный газ Прежде чем перейти к описанию газовых законов и уравнения состояния, важно понять, что такое идеальный газ.

Это понятие введено в молекулярно-кинетической теории МКС. Идеальный газ - это любой газ, который удовлетворяет следующим характеристикам: Его составные частицы не взаимодействуют друг с другом иначе, как в результате прямых механических столкновений. В результате столкновения частиц со стенками сосуда или между собой их кинетическая энергия и количество движения сохраняются, т.е. столкновение считается абсолютно упругим.

Частицы не взаимодействуют друг с другом.

Частицы не имеют размеров, но обладают конечной массой, т.е. они подобны материальным точкам. Реклама Естественно, любой газ является не идеальным, а реальным. Тем не менее, для решения многих практических задач приведенные выше приближения вполне справедливы и могут быть использованы. Существует общее правило, которое гласит: независимо от химической природы, если газ имеет температуру выше комнатной и давление порядка атмосферного или ниже, то его с высокой точностью можно считать идеальным и для его описания можно использовать формулу уравнения состояния идеального газа.

Закон Клапейрона-Менделеева Вам будет интересно: Идеальный газ. Уравнение Клапейрона-Менделеева. Формулы и пример задачи Переходы между различными агрегатными состояниями вещества и процессы внутри одного агрегатного состояния рассматриваются термодинамикой.

Давление, температура и объем - это три величины, которые однозначно определяют любое состояние термодинамической системы. Формула уравнения состояния идеального газа объединяет все три эти величины в одно равенство. Величина n - это количество вещества в молях, а символ R означает универсальную постоянную газов. Равенство показывает, что чем больше произведение давления на объем, тем больше должно быть произведение количества вещества на температуру.

Формула для уравнения состояния газа называется законом Клапейрона-Менделеева. В году французский ученый Эмиль Клапейрон, обобщив экспериментальные результаты своих предшественников, придумал это уравнение.

В году французский ученый Эмиль Клапейрон.

Поэтому в современной физике это уравнение названо по фамилиям французского и русского ученых. Другие формы записи уравнения Мы записали уравнение состояния Менделеева-Клапейрона для идеального газа в общепринятой и удобной форме.

Но в задачах термодинамики часто может потребоваться несколько иная форма. Когда Клапейрон составлял свое уравнение, он основывал его на газовых законах, которые были открыты экспериментально десятилетиями ранее. Один из них - закон Бойля-Мариотта. Он отражает изотермический процесс в закрытой системе, приводящий к изменению таких макроскопических параметров, как давление и объем.

Сами значения P и V меняются. Если построить график зависимости P V или V P , то изотермы будут представлять собой гиперболы. Эти законы математически описывают изобарические и изохорические процессы, то есть такие переходы между состояниями газовой системы, при которых давление и объем, соответственно, сохраняются.

Если представить оба уравнения в виде графика, то получатся прямые линии, наклоненные под определенным углом к оси абсцисс. Такой вид графиков указывает на прямую пропорциональность между объемом и температурой при постоянном давлении и между давлением и температурой при постоянном объеме. Следует отметить, что все три рассмотренных газовых закона не учитывают химический состав газа и изменение количества вещества.

Абсолютная температура В повседневной жизни мы привыкли пользоваться температурной шкалой Цельсия, потому что это удобный способ описания окружающих нас процессов. Например, вода кипит при температуре oC и замерзает при 0 oC. В физике эта шкала неудобна, поэтому там используют так называемую абсолютную температурную шкалу, которую ввел лорд Кельвин в середине 19 века. Согласно этой шкале, температура измеряется в Кельвинах К.

Считается, что при температуре .15 оС отсутствуют тепловые колебания атомов и молекул, их поступательное движение полностью прекращается. Эта температура в градусах Цельсия соответствует абсолютному нулю в Кельвинах 0 К. Из этого определения следует физический смысл абсолютной температуры: это мера кинетической энергии составных частиц материи, таких как атомы или молекулы.

В дополнение к приведенному выше физическому смыслу абсолютной температуры существуют и другие подходы к пониманию этой величины. Одним из них является упомянутый газовый закон Шарля. Последнее уравнение гласит, что для определенного количества вещества в системе, например, 1 моль и определенного давления, например, 1 Па, объем газа однозначно определяет абсолютную температуру.

Иными словами, увеличение объема газа при заданных условиях возможно только за счет увеличения температуры, а уменьшение объема свидетельствует об уменьшении значения Т. Напомним, что в отличие от температуры по шкале Цельсия, абсолютная температура не может принимать отрицательные значения.

В отличие от температуры по шкале Цельсия, абсолютная температура не может принимать отрицательные значения.

Принцип Авогадро и газовые смеси В дополнение к газовым законам, описанным выше, уравнение состояния идеального газа также приводит к принципу, открытому Амедео Авогадро в начале 19 века, который носит его фамилию. Этот принцип устанавливает, что объем любого газа при постоянном давлении и температуре определяется количеством вещества в системе. Записанное выражение приводит к хорошо известному в физике идеальных газов закону Дальтона для газовых смесей.

Этот закон гласит, что парциальное давление газа в смеси однозначно определяется его атомной долей. В закрытом сосуде с жесткими стенками, содержащем идеальный газ, в результате нагревания давление увеличилось в 3 раза. Найдите конечную температуру системы, если ее начальное значение было 25 oC.

Поскольку стенки сосуда жесткие, процесс нагревания можно считать изохорным. Таким образом, конечная температура определяется из произведения отношения давлений и начальной температуры.

Эта температура соответствует ,3 oC. Вам понравилась эта статья? Поделитесь ею со своими друзьями: Реклама.


Навигация

thoughts on “Как изменяется давление идеального газа ”

  1. Mejinn :

    жестоко!очень жестоко.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *