2. Молекулярная физика - 2.1. Уравнение состояния - Закон Дальтона — Давление смеси газов, не взаимодействующих друг с другом химически, равно сумме парциальных давлений этих газов.

 

  

Для того чтоб понять, что представляет из себя закон Дальтона , рассмотрим для этого воздух в комнате. Он представляет собой смесь нескольких газов: азота (80%), кислорода (20%). Парциальное давление каждого из этих газов — это давление, которое имел бы газ, если бы он один занимал весь объем. К примеру, если бы все газы, кроме азота, удалили из комнаты, то давление того, что осталось, и было бы парциальным давлением азота. Закон Дальтона утверждает, что общее давление всех газов вместе взятых равно сумме парциальных давлений каждого газа в отдельнсти. (Строго говоря, закон применим только к идеальным газам, но с достаточно хорошим приближением он описывает также и реальные газы.)

Так же, закон Дальтона описывает связь растворимости компонентов газовой смеси, которая пропорциональна их парциальному давлению.

  

В Формуле мы использовали :

 — Давление смеси газов

 — Масса растворимого газа

 — Давление окружающей среды

Кинетическая теория газов — Раздел физики, изучающий свойства газов методами статистической физики на основе представлений об их молекулярном строении и определенном законе взаимодействия между молекулами.

Наблюдаемые физические характеристики газа представляют собой результат усредненного движения всех его молекул. Для вычисления этих характеристик нужно знать распределение молекул газа по скоростям и пространственным координатам, то есть знать функцию распределения f(v,r,t). Для газа, подчиняющегося классической механике, в состоянии статистического равновесия функция распределения f по скоростям представляет собой распределение Максвелла

Распределение Максвелла

  

В этом случае Средне квадратичная скорость :

  

  

К кинетической теории газов обычно относят теорию неравновесных свойств газов, а теория равновесных состояний относится к равновесной статистической механике. Область применения кинетической теории газов — собственно газы, газовые смеси и плазма, однако теория плазмы выделилась в самостоятельную область. Основы теории были заложены в работах Л. Больцмана

В Формуле мы использовали :

 — Средне квадратичная скорость молекулы

 — Функция Распределение Максвелла

 — Число молекул в единице объёма

 — Масса молекулы

 — Абсолютная температура системы

 — Постоянная Больцмана

 — Абсолютная скорость частицы

Уравнение Менделеева Клапейрона — формула, устанавливающая зависимость между давлением, молярным объёмом и абсолютной температурой идеального газа

  

Что такое молярный объем? Это отношение объема занимаемого газом на количество вещества. Тогда уравнение Менделеева-Клапейрона получает вид

  

Умножим данное уравнение на количество вещества

  

Но что же такое ню  ? Это отношение массы вещества к молярной массе. И тогда у нас получается

  

Из Уравнения Менделеева-Клапейрона выводятся 3 закона :

1) Закон Шарля :    

2) Закон Гей-Люссака :    

3) Закон Боля-Мариотта :    

Пример использования газового закона:

Например, в колбе объемом 2,6 л находится кислород при давлении 2,3 атм и температуре 26 градусов цельсия. Вопрос: сколько молей O2 содержится в колбе?

Первое что надо сделать, это выразить из уравнения Менделеева Клапейрона число молей (количество вещества)

  

Так как давление у нас в атмосферах, то газовая постоянная будет R=0.082

  

В формуле мы использовали :

 — Давление

 — Объем, который занимает вещество

 — Масса вещества

 — Число молей газа (Количество вещества)

 — Молярный объем вещества

 — Молярная масса

 — Универсальная газовая постоянная

 — Абсолютная температура