Универсал газ тұрақтысы
Әдетте (В) газ тұрақтысын меншікті газ тұрақтысы және универсал газ тұрақтысы деп екіге бөледі.
Егер
газ массасы М болса, онда оның көлемі
,
-газдың
меншікті көлемі.
Осыны
(1-4а)-ға қойсақ:
немесе
(7.5)
мұнда
газдың бірлік (бір өлшем) массасына
cәйкес келетін газ
тұрақтысы. Оны меншікті газ тұрақтысы
деп атайды және ол газ массасына (М)
тәуелсіз, өйткені р,
,
Т да газ массасына (М) байланысты емес.
Килограмм-молекула,
немесе колограммоль (кмоль) деп заттың
килограммен алынған массасы сан жағынан
оның молекулалық салмағына μ тең (
)
болғандағы заттың мөлшерін айтады.
Граммен өлшенген зат массасы сан
жағынан оның молекулалық салмағына тең
болса ондай зат мөлшерін грамм-молекула,
немесе грамм-моль (моль) деп атайды.
Бір
килограмм-мольдағы молекула саны
бір молекула массасының μ килограммен
өлшенген (бір молекуланың массасының
m қатынасына тең):
Молекулалық
салмақтың анықтамасынан әртүрлі екі
зат үшін
және
= const болады.
Олай болса әртүрлі заттардың 1 килограмм-молінде молекуласаны бірдей, оныАвогадро саны деп атайды деген қорытындыға келеміз.
(
,
бір мольдегі молекуланың саны да осыған
тең). Бір килограмм-мольдің көлемін
деп белгілеп, меншікті газ көлемі
арқылы
деп жазамыз да, оны (7.5)-ке қойсақ:
,
(7.6)
Соңғыны Клапейрон-Менделеев теңдеуі деп атайды, өйткені газ күйінің теңдеуін алғаш 1843 ж француз инженер-физигі Клапейрон өрнектеді, ал оны газдың 1 кмоль күйі үшін Менделеев өзгертті.
1811 ж
А.Авогадро бірдей қысым мен температурада
әртүрлі газдардың бір-килограмм-молінің
көлемі бірдей деген заң ашты (
).
Осы заңға сүйене отырып және (7.6) теңдіктен газдың мольдік тұрақтысы барлық газдар үшін бірдей, сондықтан оны универсал газ тұрақтысы деп атайды.
Клапейрон-Менделеев
теңдеуін кез-келген
массалы
газ үшін жазуға болады. 1 кмоль газдың
көлемі
болса, 1 кг газдың көлемі
болады,
-газдың
мольдық массасы. Онда массасы М газдың
көлемі
,
мұнда
-газдың
бір киломолінің саны.
(7.6) теңдіктің екі жағын да -газ киломолінің санына көбейтсек:
,
(7.7)
Мұны массасы кез-келген газ үшін жазылған Клапейрон-Менделеев теңдеуінің жалпы түрі дейді.
Сұрақтар
Меншікті газ тұрақтысы дегеніміз не?
Зат мөлшері, Авогадро саны деп нені айтамыз? Олардың
арасындағы байланысты өрнектеңіздер
Клапейрон-Менделеев теңдеуін сипаттаңыздар. Универсал газ
тұрақтысының физикалық мағынасы қандай?
Молекула-кинетикалық теорияның негізгі қағидалары
Барлық денелер өте ұсақ бөлшектер- атомнан тұратындығын біздің жыл санауға дейінгі V-ғасырда грек философы Демокрит айтқан-ды. Кейінірек бұл пікір ұмыт болып, тек 17-ғасырдың екінші жартысында Бойльдың, 18-19-ғасырларда Ломоносов, Дальтон, Крениг, Больцман еңбектері арқылы қайтадан жандандырылып молекула-кинетикалық теория деп аталды.
Бұл теория төмендегі қағидаларға сүйенеді:
1. барлық денелер өте ұсақ кішкене бөлшектер-молекуладан (латынша "moles-масса") тұрады. Бір денені құрайтын молекулалардың бәрі бірдей де, әр дененің молекулалары түрліше болады.
Молекуланың өзі одан да ұсақ бөлшек-атомнан (грекше-бөлінбейді) тұрады. Бір-бірінен өзгеше түрлі атомдардың саны химиялық элементтер мен олардың изотоптарының санына тең. Кейінірек атомның өзі де қарапайым емес екендігі оның оң зарядты ядродан, одан айналып жүретін теріс зарядты электроннан тұратындығы анықталды. Атом мен молекуланың диаметрі шамамен 10-8-10-7 см болғандықтан, он миллион молекуланы бір-біріне тығыз тиістіріп бір түзудің бойымен орналастырсақ ұзындығы небәрі 1-10 мм молекулалық тізбек шығады. атом мен молекуланың сызықтық мөлшерінің өте аздығын ескерсек, дененің құрамында молекула санының шексіз көп екендігін түсінуге болады. Шынында да судың бір тамшысында шамамен 3*1019 молекула бар. Осынша молекуладан тұратын тізбектің ұзындығы 3 млн км, ол Жер мен Айдың арасынан 8 есе артық. 2. молекулалар бір уақытта бір-бірімен әрі тартылыс (ілінісу), әрі тебілу күшімен әсерлеседі.
Молекулалардың ара қашықтығы арт-қан сайын тебілу күшінің кемуі тартылу күшіне қарағанда көбірек болады. Осы шарт орындалса ғана молекулалар бір-бірінен белгілі қашықтықта (бұл кезде ілінісу күші тебілу күшіне тең) тепе-теңдік қалыпта бола алады.
Т шықтық үшін қорытқы күш Ғ=Ғт-Ғ1 болады да, оның оң мәні тебілу, теріс мәні тартылу- |
әжірибелік,
теориялық зерттеулерге қарағанда
молекулалық әсерлесу күштері Ғ
молекулалардың ара қашықтығының
n-дәрежесіне кері пропорционал: Ғ~1/rn,
тартылыс күші үшін n=7, тебілу күші үшін
n=9
15
аралығында болады. 34-суреттен
молекулалардың әсерлесу күшінің
олардың ара қашықтығына тәуелділігі
көрсетілген. Абсцисса осінің бойында
ара қашықтық r, ордината осіне тебілу
күшінің Ғт,
тартылу күшінің Ғ1
және қорытқы күштің Ғ мәндері салынған
және тебілу күшін оң деп, тартылу
(ілінісу) күшін теріс деп алу келісілген.
Олай болса кез-келген арақа-34-сурет |
r0=3х10-8 см. тең болғанда байқалады, өйткені бұл кезде Ғ=0.
r0<3х10-8 см болса тебілу күші басымырақ (Ғ>0), r0>3х10-8 см болса тартылыс күші (Ғ<0) артығырақ болады,
r≈1,5х10-7
см болса, молекулалар арасында ешбір
күш әсер етпейді (Ғ
0).
Сонымен молекулалардың ара қашықтығы молекулалардың сызықтық мөлшеріне (радиусы, диаметрі) тең болғанда ғана олар бір-бірімен әсерлесе алады.
Молекулалардың орнықты тепе-теңдік күйінде олардың потенциялық энергиясы ең аз болады.
3. дененің молекулалары үнемі ретсіз қозғалыста болады.
Осының нәтижесінде олардың жылдамдықтары шама жағынан да, бағыты жөнінен де өзгереді. Молекуланың қозғалыс жылдамдығы дененің температурасына байланысты: температура неғұрлым жоғары болса жылдамдық соғұрлым үлкен. Олай болса молекуланың жылдамдығы арқылы дененің жылулық күйін, ішкі энергиясының шамасын анықтайды. Сондықтан молекуланың ретсіз қозғалысын жылулық қозғалыс деп те атайды.
Жылулық қозғалыстың интенсивтілігі артқан сайын, молекулалардың орташа қашықтығы артады да, ілінісу (тартылу) күші кемиді. Осы кезде дене қатты күйден сұйық күйге айналады. Жылулық қозғалыстың интенсивтілігі артқанда молекулалардың орташа ара қашықтығы аса артып кетеді де (>1,5х10-7 см), тартылу күші жойылады. Осы сәтте дене газ күйіне айналады.
Молекула-кинетикалық теорияның осы қағидалары тәжірибе арқылы дәлелденді (Броундық қозғалыс, диффузия).
Сұрақтар
1. МКТ-ның 1-қағидасын тұжырымдаңыздар және түсіндіріңіздер
2. МКТ-ның 2-қағидасы нені түсіндіреді? Молекулалардың өзара
әсерлесу күші мен ара қашықтығының арасындағы байланысты
сипаттаңыздар
3. МКТ-ның 3-қағидасын тұжырымдаңыздар. Жылулық қозғалыс
дегеніміз не?