Тема 1.2 Основные законы идеальных газов

Вопросы темы

1. Термические показатели термодинамической системы.

2. Понятия об идеальных газах.

3. Законы идеальных газов.

4. Равновесие состояния.

5. Газовая постоянная.

Термические параметры состояния и единицы их измерения

К числу термических параметров относятся давление, удельный объем и температура.

Абсолютное давление газа – результат ударов о стенку микрочастиц рабочего тела, которые хаотично двигаются. Давлением называется физическая величина, численно равная силе, действующей на единицу площади поверхности тела по направлению внешней нормали к этой поверхности.

В единицах СИ давление измеряют в паскалях

1 ПА = 1 м/м²

Абсолютная термодинамическая температура является мерой интенсивности теплового движения ее молекул (атомов, ионов) и пропорциональна кинетической энергии поступательного движения частиц рабочего тела.

где R – постоянная Больцмана R = 1,380662 ^. 10^-23 Дж/к.

В международной стоградусной шкале температура измеряется в ⁰С и обозначается t (градус стоградусной шкалы, градус Цельсия). Считается, что при нормальном давлении в 1,01325 ^. 10⁵ Па температуры плавления льда и кипения воды равны 0 ⁰С и 100 ⁰С соответственно.

В термодинамической шкале температур температура измеряется в кельвинах (К) и обозначается Т. Связь между абсолютной температурой Т и температурой по стоградусной шкале следующая: Т=2763,15 + t. Температура Т = 0 ⁰К (t = –273,15 ⁰С) называется абсолютным нулем температуры.

Для измерения температуры используют жидкие термометры, термопары, пирометры и другие приборы. Их действие основано на использовании таких особенностей веществ, как тепловое расширение, электрическое сопротивление, интенсивность излучения.

Температуру можно измерять только косвенным путем, основываясь на том, что целый ряд физических свойств тела, поддающихся изменению, зависит от температуры.

Удельный объем – объем, занимаемый единицей массы вещества.

[м³/кг]

Обратная величина кг/м³

Следовательно,

Единица измерения удельного объема м³/кг, а плотность – кг/м³.

Понятие про реальные и идеальные газы

Рабочими телами, входящими в термодинамическую систему, являются газообразные вещества – газы и пары. Если можно пренебречь влиянием сил взаимодействия между молекулами и размерами самих молекул (сильно нагретый газ при небольших давлениях), газ называется идеальным. В противоположном случае газ называется реальным. Следовательно, один и тот же газ может быть в зависимости от условий и идеальным и реальным. Водород, гелий, кислород, азот считаются идеальными при плотностях, соответствующих нормальным условиям.

Уравнение состояния термодинамической системы

Одной из характерных закономерностей в поведении макроскопических тел является то, что состояние любого находящегося в равновесии тела определяется лишь двумя независимыми параметрами (например P и V или V и T ); все остальные параметры могут быть представлены как функции этих двух.

Уравнением состояния (термическим уравнением состояния) называется функциональная зависимость давления Р в системе от объема и температуры

P = f (V, T)

Уравнение позволяет по любым двум известным параметрам состояния вычислить неизвестный третий, т.е.

P = f₁ (V₁, T); V = f₂ (P, T); T = f₃ (P,V)

Вид функции f различен и зависит от природы тела.