§6 Основні параметри стану

До основних параметрів відносяться: абсолютний тиск, питомий об’єм і абсолютна температур

1. Тиском називають силу, з якою діє газ на одиницю поверхні посудини, в якій він знаходиться.Вимірюється в Н/м2=Па.

Питомими називають величини, які віднесені до 1 кількісної одиниці речовини, в якості якої розглядають 1 кг, 1 і 1 кмоль. Всі питомі величини позначаються малими літерами.

На практиці користуються величиною .

Несистемна одиниця: .

В технічній системі одиниць (СО) за одиницю тиску приймають .

= ;

.

Вимір тиску

Якщо маємо посудину з газом під тиском р, то тиск газу в посудині, виміряний в ньютонах, називається абсолютним тиском. Саме він є параметром стану.

Вимір вакууму

2. Температура – це міра нагрітості тіла, або величина, яка вказує на напрям довільного переходу теплоти від більшої температури до меншої.

Т

Наприклад, температура повітря , термометр зі шкалою Фаренгейта буде показувати

емпература вимірюється:

-за абсолютною шкалою Кельвіна(1848р.), система СІ,

- 100-градусна шкала Цельсія, технічна система одиниць.

-шкала Фарангейта(1774р.), англійська система.

)

Нормальні умови: , .

Нормальні технічні умови:

, .

§7 Рівняння стану ідеального газу

Залежність між трьома параметрами стану називають рівнянням стану.

R – питома газова стала, .

(1) рівняння Клапейрона.

R – це величина, яка має однакове зна-чення для всіх термодинамічних станів да-ного газу. Газова стала має такий фізичний зміст: це потенціальна енергія тиску робо-чого тіла, яка припадає на 1К його темпе-ратури.

Продиференціюємо рівняння (1):

;p=const,

, – це робота.

Фізичний зміст питомої газової сталої R полягає в тому, що це є робота, яку виконує 1 кілограм газу під час свого розширення в ізобарному процесі під час нагрівання на 1 кельвін.

R=pdv/T

Знайдемо значення газової сталої для нормальних умов (тиск ).

1 мм рт. ст.=133,333 Па

р=101325 Па

,

де – об’єм 1 кмоля газу за нормальних умов.

.

;

pvm=mRT,

m – маса робочого тіла.

vm=V;

pV=mRT (2) для m кг газу

,

– об‘єм 1 кмоля газу.

,

– універсальна газова стала – це величина, яка має однакове значення для всіх газів і усіх станів.

(3) – рівняння Клапейрона-Менделеєва для 1 кмоля газу.

Якщо ми маємо n кмолей газу:

(4) – для n кмолей газу.

§8 Рівняння стану сумішей ідеальних газів (стор. 19-27)(самостійно)

Гази, які знаходяться в одному об’ємі і які не вступають в хімічну реакцію, мають назву суміші газів.

Згідно з законом Дальтона, тиск суміші дорівнює сумі парціальних тисків газів, що в неї входять:

+ +...+ ,

р – тиск суміші;

, ,..., – парціальний тиск компоне-нтів.

За законом Амага об’єм суміші ідеаль-них газів v дорівнює сумі парціальних об’є-мів окремих компонентів:

+ + +…+ = ∑

Парціальним об’ємом компонента сумі-ші газів називається об’єм, який би займав цей компонент при тиску і температурі су-міші. Рівняння стану для кожного компо-нента:

;

;

………

.

Тобто, .

Оскільки , то ,

– маса даного компонента в суміші газів;

– газова стала даного компо-нента.

Кількісне співвідношення окремих га-зів, які входять до суміші, може бути зада-но масовими, об’ємними і мольними част-ками. Масова частка – це відношення ма-си компонента до маси m газової суміші. Позначається .

+ +…+ =

Отже,

Об’ємною часткою називається відно-шення парціального об’єму компонента до об’єму газової суміші і позначається .

Оскільки , то , тому

.

Мольна частка – це відношення числа молей даного газу до числа молей сумі-ші газів n; позначається .

Величина називається середньою уя-вною молекулярною масою газової суміші і дорівнює дійсній молекулярній масі деяко-го однорідного газу, який, також як і суміш, при однаковій загальній масі m має одне і те ж саме число молей n.

Поділимо ліву і праву частину рівності на m. З отриманого рівняння виразимо .

знайдемо залежності та .

; ;

; ;

;

; ; ;

(1)

(2)

Поділимо друге рівняння на перше:

; ;

.

Також є справедливою формула:

.

Всі наведені співвідношення справедливі для газової суміші, якщо її розглядати як ідеальний газ.

Лекція 3. (стор. 36-47)