Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

физика / контроль знаний / тест / по темное тестирование / мед физика / Основные законы идеальных газов

.doc
Скачиваний:
118
Добавлен:
13.02.2016
Размер:
142.34 Кб
Скачать

Основные законы идеальных газов

ВОПРОС

ОТВЕТ

1

Закон Бойля — Мариотта

изотермический процесс (Т = const)

1

При изотермическом процессе (Т = const) произведение объема V данной массы газа на его давление р есть величина постоянная ():

pV = const.

2

Из закона Бойля — Мариотта следует, что для двух произ­вольных состояний газа при указанных усло­виях справедливо

2

равенство

p1 V1= p2 V2

3

закон Гей-Люссака

изобарический процесс (р = const)

3

При изобарическом процессе (р = const) отношение объема данной массы газа к его абсолютной температуре Т есть величина постоянная:

= const.

4

Для двух произвольных состояний при изобарическом процессе

(р = const)

4

Выполняются равенства

=

5

Коэффициент объемного расширения

5

0)-1

6

закон Шарля

изохорический процесс (V = const)

6

При изохорическом процессе (V = const) отнoшение давления данной массы газа к его абсолютной температуре есть величина по­стоянная :

= const

7

Для двух произвольных состояний

при изохорическом процессе

(V = const)

7

=

8

Термический коэффициент давления

8

0)-1

9

объединенный газовый закон

9

Произведение давления на объем, деленное на абсолютную температуру, для данной массы газа есть величина постоянная:

p=const

10

Для случая перехода газа из одного состояния в другое

10

11

урав­нение Менделеева — Клапейрона

11

Для любой произвольно взятой массы газа применимо

pV=

где R — универсальная газовая постоянная; m — масса газа , кг; μ — масса одного киломоля газа.

12

закон Дальтона

12

Давление р смеси различных газов равно сумме парциаль­ных давлений pi- газов, составляющих смесь

p=p1+p2+…+pn=∑pi

13

Масса одного киломоля смеси газов

13

14

Масса одной молекулы любого вещества равна

14

массе киломоля μ этого вещества, деленной на число Авогадро N

15

Давление р, производимое газом, численно равно

15

двум третям средней кинетической энергии поступательного движения молекулы, умноженным на число молекул в единице объема (основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов):

где n — число молекул в единице объема; ώ — средняя кинети­ческая энергия поступательного движения одной молекулы; ù— средняя квадратичная скорость молекул.

16

Средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы

16

ώ=

где k — постоянная Больцмана ( k =) ; Т — абсолютная

температура.

17

Средняя квадратичная скорость молекул

17

где m— масса одной молекулы.

18

Барометрическая формула выражает зависимость давления идеального газа от высоты h в поле силы тяжести:

18

где р0 — давление газа на высоте h = 0; g — ускорение свобод­ного падения.Барометрическая формула носит приближенный характер, так как температура Т различна на разных высотах.

19

Киломольная теплоемкость С связана с удельной теплоем­костью формулой

19

С = μc

20

Теплоемкость одного киломоля и удельная теплоемкость газа при постоянном объеме выражаются формулами:

20

CV= и cV=

где i — число степеней свободы.

21

Теплоемкость одного киломоля и удельная теплоемкость газа при постоянном давлении выражаются формулами:

21

Cp= и cp=

22

Разность киломольных теплоемкостей равна

22

Cp-CV=R

23

первое начало термо­динамики

23

Количество теплоты ΔQ, подводимое к системе (газу), идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой (газом) работы ΔA против внешних сил :

ΔQ=ΔU+ΔA

24

Применение первого начала термодинамики к различным процессам приводит к следующим соотношениям:

1 . Изохорический процесс (V = const)

24

Работа , совершаемая газом, ΔА = 0, поэтому количество теплоты ΔQ, подводимое к газу, полностью идет на изменение внутренней энергии газа, т. е.

ΔQ=ΔU

а так как

ΔU=

то

где m — масса газа, кг; μ — масса одного киломоля газа; CV — теплоемкость одного киломоля газа при постоянном объеме; ΔT — изменение температуры газа.

25

Применение первого начала термодинамики к различным процессам приводит к следующим соотношениям 2.Изобарический процесс (р = const)

25

Работа, совершаемая газом ,

ΔA=pΔV=

Изменение внутренней энергии

ΔU=mCV

Количество теплоты, подведенной к газу,

ΔQ=ΔU+ΔA=mCp

26

Применение первого начала термодинамики к различным процессам приводит к следующим соотношениям

3. Изотермический процесс (Т = const

26

Работа, совершаемая газом,

ΔA==p1V1ln

где V1t p1 и V2, p2 -объем и давление соответственно в пер­вом и втором состояниях.

Изменение внутренней энергии ΔU = 0, следовательно, теп­лота, подведенная к газу, полностью идет на совершение работы, т. е.

ΔQ=ΔA

27

Применение первого начала термодинамики к различным процессам приводит к следующим соотношениям

4. Адиабатический процесс

27

происходит без теплообмена с окружающей средой, т. е. ΔQ = 0. Изменение внутренней энергии

ΔU=mCV

Работа газа совершается за счет убыли внутренней энергии:

ΔA=-ΔA=-или

где t1 — начальная температура; γ — отношение теплоемкостей

(γ=Cp/CV); V1 и V2-—начальный и конечный объемы газа. Работа, совершаемая газом при изменении объема от V1 до V2,

где р — давление.

Для адиабатного процесса (Q = 0)

ΔU=A=nCv(T2-T1)

Здесь n — число молей идеального газа, СV — молярная теплоем­кость газа при постоянном объеме, Т1 и T2 — начальная и конечная температуры.

28

Обмен веществ в живых организмах также подчиняется пер­вому закону термодинамики. Определение энергетического обмена между живыми организмами и окружающей средой осуществляется с помощью калориметрии

28

и, которая подразде­ляется на прямую и непрямую. Более распространенной явля­ется непрямая калориметрия. В этом случае о суммарном тепловом эффекте реакций, протекших в организме, судят по калорическому коэффициенту кислорода. Он показывает, какое количество теплоты выделяется при полном окислении данного вещества до углекислого газа и воды на каждый литр поглощенного организмом кислорода. Установлено, что этот коэффициент для углеводов равен 20,9, для жиров — 19,7 и для белков — 20,3 кДж. Однако в живом организме идет так­же синтез веществ, которые затем могут окисляться. Чтобы учесть общее количество теплоты, освобождаемое живым организмом за определенный промежуток времени, надо учитывать дыхательный коэффициент, равный отношению объема углекислого газа к потребленному за то же время кислороду. Дыхательный коэффициент для углеводов равен 1, для белков — 0,8 и для жиров он составляет 0,7. Существует связь между дыхательным и калорическим коэффициентами Это позволяет устанавливать расход энергии организма, зная количество поглощенного кислорода и выде­ленного углекислого газа.

29

Количество теплоты для обратимого процесса

29

Q=∫TdS

30

Изменение энтропии при нагревании или охлаждении вещества от температуры Т1 до температуры T2

30

ΔS=nCpln

где Ср — молярная теплоемкость при постоянном давлении.

31

Скорость изменения энтропии для стационарного состояния в живом организме hfdyf

31

Здесь скорость изменения энтропии, связанной с необра­ тимыми процессами в биологической системе; — скорость изменения энтропии вследствие взаимодействия системы с окру­жающей средой.