3.Рівняння стану ідеального газу. Дослідна перевірка його

Рівняння, яке пов’язує всі ці параметри за сталої маси газу, називається рівнянням стану ідеального газу: , , .

Добуток сталої Больцмана k і сталої Авогадро N_А називають універсальною газовою сталою R:

Якщо індексом 1 визначити параметри, які належать до першого стану, а індексом 2 — ті, що стосуються другого параметру газу, то для даної маси газу:

, ; ,

Права частина цих рівнянь однакова, тобто однакова й ліва частина:

Дане рівняння називається рівнянням Клапейрона (на честь французького фізика Б. Клапейрона) і є однією з форм запису рівняння стану.

Рівняння ж стану ідеального газу отримано російським вченим Д. І. Менделєєвим, тому згодом його назвали рівнянням Менделєєва — Клапейрона.

Знаючи рівняння стану ідеального газу, можна визначити:

1) третій параметр газу, якщо відомі два;

2) перебіг у системі різних процесів за певних зовнішніх умов (наприклад, як за незмінної температури змінюватиметься тиск газу, якщо збільшувати його об’єм);

3) як змінюється стан системи, якщо вона виконує роботу чи отримує тепло від навколишніх тіл.

Розв’язування задач

1. Під водою на глибині h= 5,0 м відломали нижній кінець запаяної скляної трубки, і в неї увійшло m = 1,95 г води. Яким був тиск р₀ в запаяній трубці? Обєм трубки V = 2,0 см³, атмосферний тиск р=10⁵Па.

2.Відкриту з двох сторін скляну трубку завдовжки l = 1,0 м наполовину занурюють у ртуть. Потім трубку закривають зверху і виймають. Якої довжини х стовпчик ртуті в трубці залишиться? Атмосферний тиск Н=750мм рт. ст.

3. В центрі відкачаної і запаяної з обох кінців горизонтальної трубки довжиною L = 1,0 м знаходиться стовпчик ртуті довжиною Н= 20 см.

Якщо трубку поставити вертикально, стовпчик ртуті зміститься на l=10 см До якогось тиску р₀ була відкачана трубка?

4. Горизонтальну циліндричну посудину розділили на дві частини тонким металевим поршнем. Одна частина посудини містить кисень, інша - такої ж за маси кількість водню. Як зрівноважити поршень, якщо довжина судини l = 50 см?

5. У лівому, запаяному коліні U-подібної трубки (див. малюнок) знаходиться стовп повітря заввишки h₁ = 30 см. Ртуть в обох колінах знаходиться на одному рівні. Якою буде висота h₂ стовпа повітря у лівому коліні, якщо в праве долити ртуттю доверху? Атмосферний тиск Н = 760 мм рт. ст.

Домашнє завдання:

1.Герметично закритий посуд повністю заповнений водою за тимпературі t = 27°С. Яким став б тиск р усередині посудини, якщо сили взаємодії між молекулами води раптово зникли?

2.В посудину з ртуттю опускають відкриту з двох сторін скляну трубку, залишаючи над поверхнею її частину довжиною l= 60 см. Потім трубку закривають і занурюють ще на а = 30 см. Визначте висоту h стовпа повітря в трубці, якщо атмосферний тиск дорівнює Н=760 мм рт. ст.

Тема уроку: Ізопроцеси в газах. Газові закони

План уроку

1. Ізопроцеси в газах

2. Закон Бойля-Маріотта

3. Закон Гей-Люссака

4. Закон Шарля

5. Межі застосування газових законів