3.1 Законы, описывающие поведение идеальных газов

Модель идеального газа (ИГ)-

используется при изучении реальных газов:

-собственный объем молекул газа пренебрежимо мал по сравнению с объемом сосуда;

-между молекулами газа отсутствуют силы взаимодействия;

-столкновения молекул газа между собой и со стенками сосуда абсолютно упругие.

Основные понятия молекулярной - кинетической теории

Атом - наименьшая честь химического элемента, являющаяся носителем его свойств.

Молекула - наименьшая устойчивая частица вещества, обладающая его основными химическими свойствами и состоящая из атомов, соединенных между собой химическими связями.

Количество вещества п - физическая величина, определяемая числом специфических структурных элементов-молекул, атомов или ионов, из которых состоит вещество, измеряют в молях.

Моль вещества - это количество вещества, содержащее 6,02·10 в 23-й степени атомов или молекул этого вещества.

Фактическое количество единиц вещества в 1 моле называется числом Авогадро — постоянная Авогадро,

Для вычисления количества вещества на основании его массы пользуются понятием молярная масса:

,

где m — масса вещества, M — молярная масса вещества.

Молярная масса — это масса, которая приходится на один моль данного вещества, (кг/моль). Молярная масса вещества может быть получена произведением молекулярной массы этого вещества на количество молекул в 1 моле — на число Авогадро.

Количество вещества так же можно определить на основании его объёма:

• = V / Vm,

где V — объём газа (при нормальных условиях), Vm — молярный объём газа при Н. У., равный 22,4 л/моль, единица- кг/моль.

масса 1-й молекулы вещества:

ρ - плотность газа, кг/м^3

а) Закон Бойля - Мариотта для изотермического процесса:

Для данной массы газа при постоянной температуре произведение давления газа на его объем есть величина постоянная.

К ривая, изображающая зависимость между величинами p и V, характеризующими свойства вещества при постоянной температуре, называется изотермой. Изотермы представляют собой гиперболы, расположенные на графике тем выше, чем выше температура, при которой происходит процесс. Изотерма- график зависимости между параметрами состояния идеального газа при Т = const.

Изотермический процесс - процесс, происходящий при постоянной температуре (Т = const).

или

Б) Закон Гей – Люссака для изобарного процесса

Закон Гей – Люссака в шкале Цельсия: Объём данной массы газа при постоянном давлении изменяется линейно с температурой.

V=V_о(1+ αt) при p=const m=const

t – температура по Цельсию

V_о - объем при 0^оС

Изобарный процесс - процесс, происходящий при постоянном давлении (p=const). Изобара - график зависимости между параметрами состояний идеального газа при p=const.

Закон Гей – Люссака в термодинамической шкале температур

Из формулы V=V_о(1+ αt) следует, что изобары пересекают ось температур в точке t= -1/α = -273,15^о С, определяемой из условия 1+ αt=0. Если перенести начало отсчета в эту точку, то происходит переход к шкале Кельвина, тогда T=t+ 1/ α. В этом случае

Откуда (индексы 1 и 2 относятся к произвольным состояниям, лежащим на одной изобаре).

при p = const, m = const

В) Закон Гей – Люссака для изохорного процесса

Закон Гей – Люссака в шкале Цельсия: Давление данной массы газа при постоянном объеме изменяется линейно с температурой.

p=p_o (1+ αt) при V = const, m=const

Изохорный процесс- процесс, происходящий при постоянном объеме

(V = const). Изохора- график зависимости между параметрами состояния идеального газа при V=const.

Закон Гей-Люссака в термодинамической шкале температур:

V = const m = const

Из формулы p=po(1+ αt) следует, что изохоры пересекают ось температур в точке t=-1/α = -273,15оС, определяемой из условия 1+ αt=0. Если перенести начало отсчета в эту точку, то происходит переход к шкале Кельвина, откуда T=t+ 1/ α. Тогда , откуда (индексы 1 и 2 относятся к произвольным состояниям, лежащим на одной изохоре)

Г) Законы Авогадро и Дальтона

Закон Авогадро: Моли любых газов при одинаковых температуре и давлении занимают одинаковые объемы.