2. Ізопроцеси в газі.

Стан газу визначається трьома термодинамічними параметрами: тиском р, температурою Т і об’ємом V.

Коли у газах відбуваються будь-які процеси, то при цьому можуть змінюватися усі ці три параметри газу.

При цьому для одного стану незмінної маси газу об’єднаний газовий закон (ОГЗ) має вигляд:

Для даної маси газу добуток тиску на об’єм, поділений на абсолютну температуру, є величиною сталою.

Для двох станів незмінної маси ідеального газу ОГЗ має вигляд:

Найпростішими є процеси, у яких змінюються лише два параметри, а третій залишається незмінним.

Процеси, що відбуваються при незмінному значенні одного із параметрів називають ізопроцесами. Розрізняють три види ізопроцесів: ізохорний (V = const), ізобаричний (р = const) та ізотермічний (Т = const).

Кількісні залежності між двома параметрами газу при фіксованому значенні третього параметра називають газовими законами.

Процес зміни стану термодинамічної системи при сталій температурі називають ізотермічним.

В ізотермічному процесі не змінюються температура і маса газу (Т = const, m = const), а змінюються тиск газу р і об’єм газу V.

Ізотермічний процес підпорядковується закону Бойля - Маріотта: за незмінної маси газу та незмінної температури добуток тиску газу р на його об’єм V є величина стала.

рV = const .

Для двох станів газу маємо:

р₁V₁ = р₂V₂.

Процес зміни стану термодинамічної системи при сталому тиску називають ізобаричним.

Ізобаричний процес підпорядковується закону Гей - Люсака: при постійній масі газу та незмінному тиску об’єм газу V прямо пропорційний його абсолютній температурі Т.

Для двох станів газу маємо:

Процес зміни стану термодинамічної системи при сталому об’ємі називають ізохорним.

Ізохорний процес підпорядковується закону Шарля: при постійній масі газу та незмінному об’ємі тиск газу р прямо пропорційний його абсолютній температурі Т.

За умови, що V = const із об’єднаного газового закону отримуємо:

Для двох станів газу маємо:

Задача 53. В балоні місткістю 25,6 л знаходиться 1,04 кг азоту при тиску 3,55 МПа. Визначити температуру газу.

Задача 54. Газ займає об’єм 586 л за температури 293 К і тиску 607,8 кПа. Знайти об’єм газу за температури 248 К і тиску 400 кПа.

Задача 55. Тиск газу за температури 293 К дорівнює 107 кПа. Яким буде тиск газу, якщо його нагріти до 423 К при сталому об’ємі?

Задача 56. Газ займає об’єм 250 см³ за температури 300 К. Який об’єм займе цей газ, якщо його температура зросте до 324 К? Тиск і маса газу незмінні.

Задача 57. Посудину місткістю 12 л, що містить газ за тиску 0,4 МПа, з’єднують з іншою посудиною місткістю 3 л, з якої повністю відкачано повітря. Знайти кінцеве значення тиску. Процес ізотермічний.

Д.З.: 1. §§ 46

2. §§ 5.2 – 5.4, 5.6.

3. Задачі 2.60, 3.3, 3.17.

Заняття 14. Властивості пари.

1. Пароутворення і конденсація.

Внаслідок теплового руху молекули стикаються між собою і обмінюються енергією. При цьому кінетична енергія одних молекул зростає, а інших – збільшується.

Ті молекули, у яких кінетична енергія виявляється більшою за середню кінетичну енергію інших молекул, можуть подолати їх притягання і вилетіти за межі рідини з повітрям, за умови, що вони знаходяться у поверхневому шарі рідини і рухаються у напрямку до неї. Таким чином відбувається процес переходу речовини з рідкого стану в газоподібний. Над поверхнею рідини утворюється пара.

Пароутворення – це. Пароутворення може відбуватися шляхом випаровування або кипіння.

Оскільки з рідини вилітають молекули з досить великою кінетичною енергією, а залишаються – з меншою, то рідина при випаровуванні охолоджується.

Випаровування - це пароутворення, що відбувається лише з вільної поверхні рідини.

Швидкість випаровування (кількість молекул, що випаровуються за одиницю часу) залежить від роду рідини, її температури і від площі вільної поверхні рідини. Крім того, швидкість випаровування рідини залежить від густини пари над її вільною поверхнею. Якщо пару віддаляють від поверхні рідини, то випаровування відбувається інтенсивніше.

Випаровування може відбуватися також з поверхні твердих тіл. Це явище називається сублімацією.

Частина молекул пари внаслідок хаотичності свого руху повертається назад всередину рідини.

Процес переходу речовини з газоподібного стану в рідкий називається конденсацією.

Швидкість конденсації (кількість молекул, що повертаються всередину рідини за одиницю часу) залежить від густини пари.