1 Вопрос. Параметры идеального газа.

Идеальный газ - идеализированная модель, в которой считают, что:

- собственный объем молекул пренебрежительно мал по сравнению с объемом сосуда.

- между молекулами газа отсутствуют силы взаимодействия.

- столкновение молекул газа между собой и стенками сосуда абсолютно упругие.

Термодинамическая температура.

T - Измеряется в кельвинах.

V-объём [м³]

Например .

=m/M[моль]

M[кг/моль]

Водород

Гелий

Азот

Воздух

Кислород

Аргон Ar

Удельный объем это объем единицы массы; это величина обратная плотности.

Термодинамическая система это совокупность макроскопических тел которые взаимодействуют и обмениваются энергией как между собой так и с окружающими телами. Состояние системы задается термодинамическими параметрами.

2 Вопрос. Законы идеального газа.

- Закон Бойля-Мариотта: Для данной массы газа при постоянной температуре произведение давления газа на его объем есть величина постоянная.

и

Этому закону подчиняется изотермический процесс, то есть процесс, протекающий при постоянной температуре.

Чем дальше график от системы координат, тем выше на нем температура.

Кривая, изображающая зависимость между величинами P и V, называется изотермой.

- Законы Гей-Люссака:

а) Объем данной массы газа при постоянном давлении изменяется линейно с температурой.

и Данному закону подчиняется изобарный, т. е. процесс, протекающий при постоянном давлении.

б) Давление данной массы газа при постоянном объёме растет линейно с температурой.

и . Данному закону подчиняется изохорный процесс, то есть процесс, протекающий при постоянном объёме.

- Закон Авогадро:

Моли любых газов при одинаковых температуре и давлении занимают одинаковые объёмы.

По определению: в одном моле различных веществ содержится одно и тоже число молекул называется постоянной Авогадро.

- Закон Дальтона:

Давление смеси газов равно сумме парциальных давлений входящих в смесь газов.

Парциальное давление это давление которое оказывал бы газ входящий в смесь если бы он один занимал объем равный объему смеси при той же температуре.

3 Вопрос. Уравнение Клапейрона-Менделеева.

Состояние некоторой массы газа определяется тремя термодинамическими параметрами

Между параметрами существует определенная связь, называемая уравнением состояния идеального газа, которую в общем виде можно задать выражением _.

На основании законов Бойля Мариотта и Гей-Люссака французский физик Клапейрон вывел уравнение состояния идеального газа. Пусть некоторая масса газа занимает объем , имеет давление и находится при температуре . В другом произвольном состоянии эта же масса газа характеризуется параметрами . Переход из состояния 1 в состояние 2 осуществляется в виде двух процессов: изотермического и изохорного .

В соответствии с законами запишем . Решая совместно оба уравнения и исключая из них получим , так как точки 1 и 2 были выбраны произвольно, то для данной массы газа величина остается постоянной, то есть . Данное выражение является уравнением Клапейрона, где B - газовая постоянная, различная для разных газов. Менделеев объединил уравнение Клапейрон с законом Авогадро. Согласно Авогадро P и Т молей всех газов занимает одинаковый молярный объем , поэтому постоянная В будет одинаковой для всех газов. Обозначается она буквой и называется молярной газовой постоянной: . Этому уравнению удовлетворяет лишь идеальный газ и оно называется уравнением состояния идеального газа или уравнение Клапейрона-Менделеева. Числовое значении газовой постоянной определяется из этого уравнения при нормальных условиях для одного моля газа.

и тогда . От данного уравнения можно перейти к уравнению Клапейрона-Менделеева для произвольной массы газа, если при некоторых заданных давлений и температуре 1 моль занимает объём , то при тех же условиях масса газа , где М - малярная масса или масса 1 моля вещества. Тогда уравнение Клапейрона-Менделеева имеет вид

Часто пользуются иной формой уравнения состояния идеального газа вводя постоянную Больцмана . Тогда уравнение состояния имеет вид . и n-называется концентрацией молекул, то есть число молекул в единицы объема. . При одинаковых температуре и давлении все газы содержат в единице объема одинаковое число молекул. Число молекул, содержащихся в 1 кубометре газа при нормальных условиях называются числом Лошмидт.