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

Gazul ideal, ecuația de stare idealăgaz, temperatura și presiunea, volumul ... o listă de parametri și definiții care operează în secțiunea relevantă a fizicii poate fi continuată mult timp. Astăzi vom vorbi doar despre acest subiect.

Ce se consideră în fizica moleculară?

Obiectul principal care este luat în considerare în acest senseste 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 utilizarea a trei parametri termodinamici. 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 suntem pentru prima dată când ajungem încetapariția 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 gaz diluat puternic 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 noiia același număr de moli de absolut orice gaz accidental și să le livreze în aceleași condiții, inclusiv temperatură și presiune, gazul va ocupa 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 mm Hg sau 101325 Pascali). 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 manipulăriexpresii obținute. Pentru aceasta, multiplicăm partea dreaptă a ecuației lui Mendeleev-Clapeyron și împărțim numărul Avogadro. Acum ne uităm cu atenție la produsul cantității de materie pe numărul lui 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 izoprocese. Acestea sunt procesele termodinamice care au loc 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 Gay-Lussac, mai desnumit 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. Luăm 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 căpresiunea 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.