Идеальный газ

Модель газа, в которой внутренняя энергия определяется только кинетической энергией его молекул, а объём самих молекул считается равным нулю, называется моделью идеального газа.

Состояние газа определяется тремя параметрами:

V – объём

P – давление

Т – температура

Переход газа из одного состояния в другое называется процессом

Изопроцессы

Процессы, в которых изменяются только два параметра, а третий остаётся постоянным, называются изопроцессами

T = const – изотермический

P = const – изобарный

V = const – изохорный

1) Изотермический процесс (T = const) – закон Бойля-Мариотта XVII век

В изотермическом процессе произведение давления данной массы газа на его объём есть величина постоянная:

PV = const или P1V1 = P2V2

внутренняя энергия газа сохраняется.

(Н/м²)*м³= 1Н*м=1ДЖ (энергия)

2) Изобарный процесс (P = const) – закон Гей-Люссака 1802 год

При изобарном нагревании газа от 0^оС относительное изменение его объёма пропорционально конечной температуре.

(V-V0)/V0 = α*T, α = 1/273К-1

где α – коэффициент объёмного расширения газа

V = V0*(1+ α*T)

3) Изохорный процесс (V = const) – закон Шарля 1787 год

При изохорном нагревании газа от 0^оС относительное изменение его давления пропорционально конечной температуре.

(P-P0)/P0= γT, γ = 1/273K-1 – термический коэффициент давления P = P0*(1+ γ *T)

Уравнение газового состояния.

Уравнение Менделеева-Клайперона.

PV = (m/M)*RT ρ = m/v Ρ = (ρ*RT)/M R= 6,02*1023 моль-1 * 1,38*10-23 Дж/к = 8,31 Дж/(моль*к) Где R – молярная газовая константа

Состояние идеального газа характеризуется пятью параметрами: P, V, T, m, M.

Давление при постоянной температуре зависит от химической природы вещества.

В равных объемах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул.

N_A = 6,02 * 10²³ моль^-1

С помощью постоянной Авогадро можно определить объем моля любого газа (молярный объем) при нормальных условиях.

V_m = N_A/П_o= 22,4 м³ кмоль^-1

Масса моля (молярная масса)

M = m_oN_A =ρ _oV_m= m_on_oV_m

ρ _o – плотность вещества при нормальных условиях

m_o – масса молекулы

Задача №1: баллончик для приготовления газированной воды имеет объём 10 см³ и содержит углекислый газ под давлением 1,6*10⁶ Па при комнатной температуре 25^оС. Какова масса газа в баллончике?

Задача №2: шар, заполненный водородом, поднялся на некоторую высоту, при температуре воздуха 10^оС. Давление внутри шара 1,5*10⁵ Па. Какова на этой высоте плотность водорода внутри шара?

Задача №3: Сколько молекул воздуха находится в комнате объёмом 220 м³ при температуре 20^оС и давления 10⁵ Па?

М=2,9*10^-2 кг/моль