2.Ідеальний газ. Основне рівняння мкт ідеального газу. Температура та її вимірювання. Шкала абсолютних температур.

Ідеальним газом називають сукупність величезної кількості молекул , не взаємодіючих на відстані.

У ідеального газу:

1.Молекули не мають різмірів. 2.Відсутні сили межмолекулярної взаємодії. 3.Зіткнення молекул між собою і зі стінками посудини абсолютно пружні. Ідеальний газ – це ідеалізоване поняття, реальний газ (наприклад азот) можна наближено розглядати як ідеальний при достатньо низькому тиску та високій температурі, що дозволяє знехтувати розмірами і взаємодією молекул. Мікростани (поведінку окремих молекул газу) не можна контролювати. Макростани (прояви рухів безлічі молекул у посудині об ємом V) можна контролювати шляхом вимірювання р і Т. Величини р,V,Т - параметри стану.

Пристрої для вимірювання температури (термометри) Бувають різних типів, а саме: Їх дія базується на зміні обєму рідини (ртуті, спирту) при зміні їх температури. Їх дія базується на зміні тиску газу при зміні температури. Їх дія базується на зміні опору матеріалів при зміні температури. У побуті звичайно користуються температурною шкалою, яку запропонував у Х\/ІІІ столітті шведський фізик Андерс Цельсій. У ній точками відліку є температура танення льоду, прийнята за 00С, і температура кипіння води при нормальному тиску, прийнята за 1000С. У фізиці обовязкова до застосування шкала, яку запропонував англійський фізик Уільям томсон (лорд Кельвін). У ній за нуль прийнято температуру, при якій зник би тепловий рух молекул, нулю відповідає температура за Цельсієм -273,150С, Т = (t + 273)К, одна поділка шкали Кельвіна дорівнює одній поділці шкали Цельсія. Ця шкала називається абсолютною або термодінамічною.

3.Рівняння стану ідеального газу (рівняння Менделєєва-Клапейрона). Ізопроцеси в газах

Першим отримав рівняння стану Клапейрон  ,

pV = const . T, коефіцієнт пропорційності в ньому різний для різних газів. Менделєєв встановив, що для різних газів за однаковою кількістю речовини (тобто однаковою кількістю молекул) коефіцієнт пропорційності в рівнянні стану один і той же (універсальний). Для одного моля: рVм = RТ. Однаковий для всіх газів коефіцієнт пропорційності R = 8,31 Дж/(моль . К) називається універсальною газовою сталою.

Для молів газу:   або   Це рівняння називається рівнянням Менделєєва-Клапейрона. Усі досить розріджені гази, як приблизно ідеальні, описуються цим рівнянням. Ізопроцеси – це процеси, за яких один з параметрів стану газу залишається постійним. Газові закони – це закони, яким підкоряються ізопроцеси. Рівняння, що описують ізопроцеси, є окремими випадками стану ідеального газу.

4.Тепловий рух. Внутрішня енергія та способи її зміни. Кількість теплоти. Питома теплоємність речовини. Робота в термодинаміці. Закон збереження енергії в теплових процесах (1 закон термодинаміки). Застосування першого закону термодинаміки до ізопроцесів. Адіабатній процес.

Внутрішня енергія(U) тіла – це сума кінетичної енергії руху його молекул і потенціальної енергії їх взаємодії між собою. Молекули ідеального газу не взаємодіють, тому для одного моля газу:

Um =Wk NA = 3/2 k T NA = 3/2 RT, де k = 1,38 . 10 -23Дж/К – стала Больцмана, R =8,31 Дж/(моль . К) – універсальна газова стала. У загальному випадку (наприклад, для рідких і твердих тіл) нехтувати потенціальною енергією взаємодії між тілами не можна. Тому внутрішня енергія тіла залежить не тільки від температури, але й від обєму тіла. У той же час вона не залежить від швидкості руху тіла як цілого, від висоти над Землею тощо. Кількість теплоти ( Q) – це фізична характеристика теплових процесів, яка еквівалентна роботі А – характеристиці механічних процесів. Обидві ці величині є кількісними мірами зміни енергії. Робота дорівнює зміні енергії системи шляхом механічних процесів: А = ΔWмех, а кількість теплоти дорівнює зміні енергії системи шляхом теплових процесів (за рахунок теплообміну даної системи з іншою, тобто теплообміну між тілами, без виконання механічної роботи): Q = ΔWтепл. Одиниці вимірювання обох величин одні й ті самі: [A] = [Q] = Дж. З курсу фізики 8-го класу відомо, що для нагрівання тіла масою т від температури t1 до температури t2 треба надати йому кількість теплоти:

Q = ст(t2 – t1) = ст Δ t.

Під час остигання тіла його кінцева температура t2 менша за початкову t1 і кількість теплоти, яку тіло віддає відємна. Коефіцієнт с у даній формулі називають питомою теплоємністю. Питома теплоємність – це кількість теплоти, яку треба надати 1 кг речовини, щоб змінити її температуру на 1 К. Питома теплоємність залежить не тільки від властивостей речовини, а й від того, при якому процесі відбувається теплопередача. Якщо нагрівати газ при сталому тиску, то він розширюватиметься і виконуватиме роботу, тому щоб нагріти газ на 1 К при сталому тиску, йому треба передати більшу кількість теплоти, ніж для нагрівання при сталому обємі. Рідкі й тверді тіла розширюються під час нагрівання мало,тому їхні питомі теплоємності при столому обємі і сталому тиску відрізняються мало.

Перший закон термодінаміки

Застосування І закону термодінаміки до ізопроцесів

Файл:155