19. . Газообразные вещества

Рассмотрим свойства газообразных тел и процессы, протекающие в них.

Величины, характеризующие состояния тела, называются параметрами состояния. К ним относятся давление, объем и температура.

Поскольку теплота связывается с беспорядочным движением частиц вещества – атомов и молекул, то обычной макроскопической характеристикой теплового движения является температура.

Температура есть мера нагретости тела.

Она определяет направление перехода тепла от одного тела (более нагретого) к другому (менее нагретому).

Е сли приложить силу F к плоской поверхности площадью S, то эта сила будет действовать на вещество (например, газ), находящееся с противоположной стороны поверхности При этом наиболее существенна не сама сила, а сила, приходящаяся на единицу площади поверхности,передающей действие силы на газ; эта величина называется давлением:

20. Идеальный газ. Изопроцессы.

Рассмотрим тепловое движение частиц на примере идеального газа.

Газ называется идеальным, если при рассмотрении его свойств соблюдаются следующие условия:

а) соударения молекул такого газа происходят как соударения упругих шаров;

б) размеры молекул пренебрежимо малы;

в) между молекулами не проявляются силы взаимного притяжения.

Таким условиям удовлетворяют обычные газы при сильных разрежениях и не очень низких температурах.

При переходе газа из одного состояния в другое его параметры состояния изменяются.

В том случае, когда масса газа постоянна и из трех параметров p (давление), V (объем) и

T (температура) при изменении состояния газа один остается постоянным, процесс перехода называется изопроцессом.

Изотермический процесс протекает при постоянной температуре и описывается законом Бойля – Мариотта:

При постоянной температуре для данной массы газа произ-ведение давления на объем газа есть величина постоянная:

Изобарический процесс протекает при постоянном давлении и подчиняется закону Гей –Люссака:

О бъем данной массы газа при постоянном

давлении возрастает линейно с ростом температуры:

где V - объем газа при температуре t°C, V₀ объем газа при температуре 0°С, величина a называется объемным коэффициентом расширения и для всех газов имеет одинаковое значение, равное a =1/273,15

И зохорический процесспроисходит при постоянном объеме и описывается законом Шарля:

Давление данной массы газа при постоянном

объеме возрастает линейно с ростом температуры:

где р - давление при температуре t°C, p₀ - давление при 0°С, величина g называется термическим коэффициентом давления.

Для идеального газа g = a

21. Уравнение состояния. Закон Дальтона

Все три представленных выше закона можно объединить в общее уравнение, которое для любой массы газа примет вид:

где n = m/m число молей газа, а R – универсальная газовая постоянная.

R = 8.32 Дж/(моль К).

Это уравнение носит название уравнения состояния и называется уравнением Клайперона Менделеева.

Оно связывает между собой термодинамические параметры системы р, V, T.

В одном моле газа содержится число частиц, равное числу Авогадро N_A, а константу равную отношению универсальной газовой постоянной к числу Авогадро называют константой Больцмана

З апишем уравнение Клайперона – Менделеева через константу Больцмана

или где n - число частиц, содер-жащихся в единице объема

Е сли имеется смесь нескольких газов, то

Д авление, обусловленное молекулами одного газа, например,

н азывается парциальным давлением.

Тогда выражение

носит название закона Дальтона, который гласит, что

Давление смеси идеальных газов, равно сумме парциальных давлений газов, образующих смесь.