Температура газа.

Физическая величина, которая характеризует степень нагретости тела, называется температурой. Температура T, в соответствии с МКТ (молекулярно-кинетическая теория) строения тела, является мерой кинетической энергии поступательного движения частиц. В том случае, когда скорость движения w стремится к нулю, температура T также стремится к нулю, которая называется абсолютным нулем. Шкала, по которой температура измеряется от абсолютного нуля, называется абсолютной или шкалой Кельвина. Температура(Т) – является величиной, которая характеризует степень нагрева тела, в том случае когда w(скорость движения частиц)→ 0 а температура соответственно => Т→ 0. Единицей измерения температуры T по шкале Кельвина является 1 К. В технике температуру тела измеряют по стоградусной шкале, обозначают ее t, единицей измерения температуры t является 1 Cº. За 1 Cº принята одна сотая доля изменения температуры воды от точки таяния льда до точки кипения воды при нормальных физических условиях (при давлении 760мм.рт.ст.)

Точка таяния льда, измеренная по шкале Кельвина, равна 273К. Поэтому температура

Т(абслютная)=t+273K

Точка замерзания воды – 273 K. 100⁰ C – точка кипения воды при 760 мм рт.ст. 1K=1⁰ C – цена деления.

§3. Идеальный газ.

Идеальным называется газ, который состоит из большого множества абсолютно упругих молекул, силы взаимодействия между которыми отсутствуют, объем которых равен нулю и которые не вступают в химические реакции друг с другом.

Воздух, который является рабочим телом сил большинства тепловых двигателей, по своим свойствам очень мало отличается от идеального газа. Поэтому будем считать воздух идеальным газом. Для идеального газа разработана МКТ, которая дает количественное описание идеального газа и качественное описание для реального газа.

В соответствии с МКТ строения вещества давление определяется:

а) , где n- число молекул в единице объема; m- масса молекулы однородного газа.

- среднеквадратичная скорость движения молекул

В соответствии с основным постулатом МКТ:

б) , где a- коэффициент, который одинаков для всех идеальных газов.

Из уравнений а) и б) получаем:

Умножим обе части уравнения на V.

в) - число молекул в объеме V пара.

(#)

В соответствии с уравнением (#) при одинаковых температурах и давлениях, в одинаковых объемах содержится одно и тоже число молекул N. – закон Авогадро

г) , где μ- молекулярный вес, ρ- плотность.

Чем тяжелее молекула, тем больше ее молекулярный вес.

Введем понятие μ моля газа, выраженного в кг, численно равная молекулярному весу. Из уравнения г) получаем: µ∙υ=V_µ=const - объем моля. 1\ρ=υ

Перепишем уравнение (#),применительно к 1 молю газа:

Полученное уравнение обозначим д) N_µ=n∙ V_µ - число молекул в 1 моле газа.

Получаем, что при одинаковых давлениях и температурах объемы молей для всех газов одинаковы

Из уравнения д) и из соответствия с законом Авогадро следует, что число молекул N_μ в моле газа одинаково для всех идеальных газов. Причем оно одинаково при различных значениях температуры и давления, поскольку речь идет об одном моле газа, т.е. о неизменной массе молекулы.

(1) справедливо для 1 моля газа.

R_μ – универсальная газовая постоянная. Определим R_μ, для этого необходимо знать V_μ при том или ином значении p и Т.

(*)

Рассмотрим водород H₂.

н орм. физ. T=273 K

условия p=760 мм рт. ст.=1.0336·10⁴·9.81 Па

кг/м³

Тогда из *): (объем 1-ого моля µ∙υ=V_{µ ,}1\ρ=υ) м³/моль

Определим R_μ:

Универсальная газовая постоянная R_μ численно равна работе, которую совершает 1 моль газа при нагревании его на 1 К в процессе при постоянном давлении.

Обе части формулы (1) делим на μ:

(2) 1 кг

(3) – уравнение состояния для 1 кг газа

R – газовая постоянная для 1 кг газа.

Газовая постоянная R численно равна работе, которую совершает 1 кг газа при нагревании его на 1 К в процессе при постоянном давлении.

Формулу (2) умножим на M:

- уравнение состояния для M кг газа.

, [м³] – объем массы М газа.