Perfekt gas. Statlig jämställdhet för en idealisk gas. Izoprotsessy.

Ideal gas, statens ekvation av en idealisk gas, dess temperatur och tryck, volym ... En lista över parametrar och definitioner som fungerar i motsvarande del av fysiken kan fortsättas under lång tid. Idag ska vi bara prata om detta ämne.

Vad betraktas i molekylär fysik?

Huvudobjektet som behandlas i detta avsnitt är den perfekta gasen. Statlig ekvation av en idealisk gas erhölls med hänsyn till normala miljöförhållanden, och vi kommer att prata lite om detta senare. Låt oss nu närma oss detta "problem" långt ifrån.

Låt oss säga att vi har en massa gas. Dess tillstånd kan bestämmas genom att använda tre termodynamiska parametrar. Detta, naturligtvis, tryck, volym och temperatur. Systemets ekvation i detta fall är relationsformeln mellan motsvarande parametrar. Det ser ut så här: F (p, V, T) = 0.

Här, för första gången, närmar vi sig ett sådant koncepts utseende som en idealisk gas. Det är en gas där växelverkan mellan molekyler är försumbar. I allmänhet finns det inte i naturen. Emellertid är någon mycket sällsynt gas nära den. Av idealet är det liten skillnad mellan kväve, syre och luft, som är i normala förhållanden. För att skriva ner statlig ekvation av en idealisk gas kan vi använda den kombinerade gaslagen. Vi erhåller: pV / T = const.

Relaterat begrepp nummer 1: Avogadros lag

Han kan berätta för oss att om vi tar samma antal mol absolut absolut slumpmässig gas och lägger dem under samma förhållanden, bland annat temperatur och tryck, kommer gaserna att uppta samma volym. I synnerhet utfördes försöket under normala förhållanden. Detta innebär att temperaturen var 273,15 Kelvin, tryck - en atmosfär (760 millimeter kvicksilver eller 101325 Pascal). Med dessa parametrar upptog gasen en volym motsvarande 22,4 liter. Följaktligen kan vi säga att för en mol av någon gas kommer förhållandet mellan de numeriska parametrarna att vara konstant. Det var därför som man bestämde sig för att ge denna figur en beteckning med bokstaven R och kalla den en universell gaskonstant. Således är den lika med 8,31. Dimension J / mol * K.

Perfekt gas. Statens ekvation av en idealisk gas och dess manipulation

Låt oss försöka skriva om formeln. För att göra detta, skriv det i den här formen: pV = RT. Vidare utför vi en enkel åtgärd, multiplicera båda sidor av ekvationen med ett godtyckligt antal mol. Vi får pVu = uRT. Låt oss beakta det faktum att produkten av den molära volymen med mängden materia helt enkelt är volymen. Men antalet mol på samma gång kommer att vara lika med den privata massan och molmassan. Så här ser Mendeleev-Clapeyron-ekvationen ut. Det ger en klar uppfattning om vilket system som utgör den ideala gasen. Statens ekvation för en idealisk gas har formen: pV = mRT / M.

Vi härleder formeln för trycket

Låt oss göra några mer manipuleringar med uttrycken. För detta multiplicerar vi den högra sidan av Mendeleev-Clapeyron-ekvationen och delas med Avogadro-numret. Nu tittar vi noga på produkten av mängden materia på Avogadros nummer. Detta är inget mer än det totala antalet molekyler i gasen. Men samtidigt är förhållandet mellan den universella gaskonstanten och Avogadros nummer lika med Boltzmannkonstanten. Följaktligen kan formlerna för tryck skrivas enligt följande: p = NkT / V eller p = nkT. Här är notationen n partikelkoncentrationen.

Idealiska gasprocesser

I molekylär fysik finns det en sak som isoprocesser. Dessa är de termodynamiska processer som sker i systemet med en av de konstanta parametrarna. I detta fall måste substansens massa också förbli konstant. Låt oss titta på dem mer specifikt. Så lagar en idealisk gas.

Trycket förblir konstant

Det här är Gay-Lussacs lag. Det ser ut så här: V / T = const. Den kan också skrivas på ett annat sätt: V = Vo (1 + at). Här är en lika med 1 / 273,15 K ^ -1 och kallas "volymetrisk expansionskoefficient". Vi kan ersätta temperaturen för både Celsius-skalan och Kelvin-skalan. I det senare fallet erhåller vi formeln V = Voat.

Volymen förblir konstant

Detta är Gay-Lussacs andra lag, som oftare kallas Charles. Det ser ut så här: p / T = const. Det finns en annan formulering: p = po (1 + at). Transformationer kan utföras i enlighet med föregående exempel. Såsom kan ses är lagarna i en idealisk gas ibland ganska lik varandra.

Temperaturen förblir konstant

Om temperaturen hos en idealisk gas förblir konstant kan vi få Boyle-Mariotte-lagen. Den kan skrivas på följande sätt: pV = const.

Associerat begrepp nr 2: partialtryck

Anta att vi har ett fartyg med gaser. Det kommer att bli en blandning. Systemet är i ett tillstånd av termisk jämvikt, och själva gaserna reagerar inte med varandra. Här kommer N att indikera det totala antalet molekyler. N1, N2 och så vidare, antalet molekyler i var och en av komponenterna i den tillgängliga blandningen. Vi tar tryckformeln p = nkT = NkT / V. Den kan öppnas för ett specifikt fall. För en tvåkomponentblandning tar formeln formen: p = (N1 + N2) kT / V. Men då visar det sig att det totala trycket summeras upp från partialtrycket av varje blandning. Så det kommer att ha formen p1 + p2 och så vidare. Detta kommer att bli partialtryck.

Vad är det för?

Den formel som erhållits av oss indikerar att trycket i systemet ligger på sidan av varje grupp av molekyler. Förresten beror det inte på andra. Detta användes av Dalton för att formulera en lag som namnges efter honom till hans ära: i en blandning där gaserna inte reagerar kemiskt med varandra kommer det totala trycket att vara lika med summan av partialtryck.