I.1.4 ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ. ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ. УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА

 

В молекулярно – кинетической теории рассматривается идеализированная модель реальных газов – идеальный газ.

Идеальный газ – газ, молекулы которого не взаимодействуют друг с другом на расстоянии и имеют исчезающе малые собственные размеры. У реальных газов молекулы испытывают силы межмолекулярного взаимодействия.

При взаимных столкновениях и соударениях со стенками сосуда молекулы идеального газа ведут себя как абсолютно упругие шары с диаметром м (эффективный диаметр молекулы), зависящим от химической природы газа. Наличие эффективного диаметра означает, что между молекулами действуют силы взаимного отталкивания. Межмолекулярные силы притяжения быстро убывают с увеличением расстояния между молекулами и не проявляются практически при м.

Существующие в действительности газы при не слишком низких температурах и достаточно малых давлениях – разреженные газы – по своим свойствам близки к идеальному газу. Например, гелий при комнатной температуре и атмосферном давлении с хорошим приближением подчиняется законам идеальных газов.

Опытным путем был установлен целый ряд законов, описывающих поведение идеальных газов.

Закон Бойля-Мариотта: для данной массы газа при постоянной температуре произведение давления газа на его объем есть величина постоянная

. (I.3)

 

При ; .

Для 2-х состояний

. (I.4)

Изотерма – кривая, изображающая зависимость между величинами и , характеризующими свойства вещества при постоянной температуре. Изотермы представляют собой равнобочные гиперболы, расположенные на графике тем выше, чем выше температура, при которой происходит процесс (рис.1).

Закон Гей-Люссака: объем данной массы газа при постоянном давлении изменяется линейно с температурой

 

. (I.5)

 

При ;

 

(в СИ: = K–1).

 

Или другая форма записи закона

. (I.6)

 

Для 2-х состояний

. (I.7)

.

 

На диаграмме в координатах (рис.2) этот процесс изображается прямой, называемой изобарой.

 

 
 


 

Закон Шарля: давление данной массы газа при постоянном объеме изменяется линейно с температурой

 

.(I.8)

 

При ;

 

(в СИ: = K–1).

 

Или другая форма записи закона

. (I.9)

Для двух состояний

. (I.10)

 

На диаграмме в координатах , (рис.3) этот процесс изображается прямой, называемой изохорой.

Рисунок 3 – Распределение изохор, для случая

 

Из формул (I.4) и (I.8) следует, что изобары и изохоры пересекают ось температур в точке , определяемой из условия . Если сместить начало отсчёта в эту точку, то происходит переход к шкале Кельвина .

Французский физик и инженер Б. Клапейрон вывел уравнение состояния идеального газа, объединив законы Бойля-Мариотта и Гей-Люссака.

Уравнение Клапейрона, для данной массы газа

 

. (I.11)

 

Для 2-х состояний

. (I.12)

 

Русский учёный Д.И. Менделеев усовершенствовал уравнение Клапейрона, введя универсальную газовую постоянную и постоянную Больцмана .

Уравнение Клапейрона-Менделеева (уравнение состояния идеального газа), для любой массы газа имеет вид

 

, (I.13)

или

, (I.14)

 

где – число молекул; . – универсальная газовая постоянная, ее можно определить как ,

где – постоянная Больцмана.






Дата добавления: 2016-09-06; просмотров: 1655; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2020 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь
Генерация страницы за: 0.032 сек.