Perfect gaz. Ecuația de stare a unui gaz ideal. Izoprotsessy.

Gazul ideal, ecuația de stare a gazului ideal, temperatura și presiunea acestuia, volumul unei liste de helipip de parametri și definiții care operează în secțiunea corespunzătoare a fizicii pot fi continuate mult timp. Astăzi vom vorbi doar despre acest subiect.

Ce se consideră în fizica moleculară?

Obiectul principal care este considerat în această secțiune este gazul ideal. Ecuația de stare a unui gaz ideal a fost obținută ținând cont de condițiile normale de mediu, iar acest lucru vom vorbi despre un pic mai târziu. Acum, să abordăm această "problemă" de departe.

Să spunem că avem o masă de gaz. Starea sa poate fi determinată prin intermediul a trei parametrii termodinamici caracter. Aceasta, desigur, presiunea, volumul și temperatura. Ecuația de stare a sistemului în acest caz este relația dintre parametrii corespunzători. Se pare că: F (p, V, T) = 0.

Aici, pentru prima dată, abordăm lent apariția unui astfel de concept ca un gaz ideal. Se numește un gaz în care interacțiunile dintre molecule sunt neglijabile. În general, acest lucru nu există în natură. Cu toate acestea, orice gaze rarefiate este aproape de acesta. De la ideal, există o mică diferență între azot, oxigen și aer în condiții normale. Pentru a scrie ecuația de stare a unui gaz ideal, putem folosi legea combinată a gazului. Obținem: pV / T = const.

Noțiunea 1: Legea lui Avogadro

El ne poate spune că dacă luăm același număr de moli de absolut orice gaz aleatoriu și îi punem în aceleași condiții, inclusiv temperatura și presiunea, atunci gazele vor avea același volum. În particular, experimentul a fost efectuat în condiții normale. Aceasta înseamnă că temperatura a fost de 273,15 Kelvin, presiune - o atmosferă (760 milimetri de mercur sau 101325 Pascals). Cu aceste parametri, gazul a ocupat un volum egal cu 22,4 litri. Prin urmare, putem spune că pentru o moli de orice gaz, raportul dintre parametrii numerici va fi o valoare constantă. De aceea sa decis să dăm acestei cifre litera R și să o numim constantă a gazului universal. Astfel, este egal cu 8.31. Dimensiunea J / mol * K.

Perfect gaz. Ecuația de stare a unui gaz ideal și manipularea acestuia

Să încercăm să rescriem formula. Pentru aceasta, o scriem în această formă: pV = RT. Mai mult, realizăm o acțiune simplă, înmulțim ambele părți ale ecuației cu un număr arbitrar de căruțe. Obținem pVu = uRT. Luăm în considerare faptul că produsul volumului molar cu cantitatea de materie este pur și simplu volumul. Dar numărul de cariere în același timp va fi egal cu masa privată și masa molară. Acesta este modul în care arată ecuația lui Mendeleev-Clapeyron. Oferă o idee clară despre sistemul care constituie gazul ideal. Ecuația de stare a unui gaz ideal are forma: pV = mRT / M.

Luăm formula pentru presiune

Să facem mai multe manipulări cu expresiile. Pentru aceasta, multiplicăm partea dreaptă a ecuației lui Mendeleev-Clapeyron și împărțim numărul Avogadro. Acum ne uităm îndeaproape la produsul cantității de materie numărul Avogadro. Acesta nu este nimic mai mult decât numărul total de molecule din gaz. Dar, în același timp, raportul constantei gazului universal la numărul lui Avogadro va fi egal cu constanta lui Boltzmann. În consecință, formulele de presiune pot fi scrise după cum urmează: p = NkT / V sau p = nkT. Aici, notația n este concentrația particulelor.

Procese ideale de gaz

În fizica moleculară există un astfel de lucru ca izoprocesele. Asta este procese termodinamice, care apar în sistem cu unul dintre parametrii constanți. Masa substanței trebuie, de asemenea, să rămână constantă. Să le privim mai precis. Deci, legile unui gaz ideal.

Presiunea rămâne constantă

Aceasta este legea lui Gay-Lussac. Se pare ca aceasta: V / T = const. De asemenea, poate fi rescris într-un alt mod: V = Vo (1 + at). Aici, a este egal cu 1 / 273,15 K ^ -1 și se numește "coeficient de expansiune volumetrică". Putem înlocui temperatura atat la scara Celsius, cat si la scara Kelvin. În cel de-al doilea caz, obținem formula V = Voat.

Volumul rămâne constant

Aceasta este a doua lege a lui Gay-Lussac, numită mai des legea lui Charles. Se pare astfel: p / T = const. Există o altă formulare: p = po (1 + at). Transformările pot fi efectuate în conformitate cu exemplul anterior. După cum se poate observa, legile unui gaz ideal sunt câteodată destul de asemănătoare.

Temperatura rămâne constantă

Dacă temperatura gazului ideal rămâne constantă, putem obține legea lui Boyle-Mariotte. Se poate scrie astfel: pV = const.

Conceptul înrudit nr. 2: presiunea parțială

Să presupunem că avem un vas cu gaze. Va fi un amestec. Sistemul se află într-o stare de echilibru termic, iar gazele în sine nu reacționează unul cu celălalt. Aici, N va indica numărul total de molecule. N1, N2 și așa mai departe, numărul de molecule din fiecare dintre componentele amestecului disponibil. Luați formula de presiune p = nkT = NkT / V. Aceasta poate fi dezvăluită pentru un anumit caz. Pentru un amestec cu două componente, formula ia forma: p = (N1 + N2) kT / V. Dar apoi se dovedește că presiunea totală va fi rezumată din presiunile parțiale ale fiecărui amestec. Deci, va avea forma p1 + p2 și așa mai departe. Vor fi presiuni parțiale.

Pentru ce este?

Formula obținută de noi indică faptul că presiunea din sistem se află pe partea fiecărui grup de molecule. Apropo, nu depinde de ceilalți. Acest lucru a fost folosit de Dalton în formularea unei legi, numită după el în onoarea sa: într-un amestec în care gazele nu reacționează chimic unul cu celălalt, presiunea totală va fi egală cu suma presiunilor parțiale.