13. Идеальный газ. Основное уравнение МКТ идеального газа
Идеальным называют такой газ, при описании свойств которого делают следующие допущения: не учитывают собственный размер газовых молекул и не учитывают силы взаимодействия между ними.
Таким образом, моделью идеального газа является совокупность хаотически движущихся материальных точек, взаимодействующих между собой и со стенками содержащего газ сосуда только при непосредственном столкновении.
Основное уравнение МКТ идеального газа устанавливает зависимость между параметрами молекул и давлением. Давление газа возникает вследствие столкновений молекул со стенками сосуда, в котором находится газ.
Давление идеального газа
m0 – масса молекулы; n – концентрация молекул, - квадрат средней квадратичной скорости молекул.
=
Формулу основного уравнения МКТ идеального газа можно представить в виде,
где - средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул.
14. Абсолютная температура и её физический смысл
Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона)
Под понятием «температура» подразумевают степень нагретости тела.
Существует несколько температурных шкал. В абсолютной (термодинамической) шкале температура измеряется в кельвинах (К). Нуль в этой шкале называют абсолютным нулем температуры, приблизительно равен - 2730С. при абсолютном нуле прекращается поступательное движение молекул.
Термодинамическая температура Т связана с температурой по шкале Цельсия следующим соотношением:
Т = (t0 + 273)K
Для идеального газа существует пропорциональная зависимость между абсолютной температурой газа и средней кинетической энергией поступательного движения молекул:
,
где k – постоянная Больцмана, k = 1,38· 10 – 23 Дж/К
Таким образом, абсолютная температура является мерой средней кинетической энергии поступательного движения молекул. В этом заключается её физический смысл.
Подставляя в уравнение p = n выражение для средней кинетической энергии
= kT, получим
p = n · kT = nkT
Из основного уравнения МКТ идеального газа p = nkT при подстановке
,
можно получить уравнение
, или A · kT
NA· k = R - универсальная газовая постоянная, R = 8,31
Уравнение называют уравнением состояния идеального газа (уравнением Менделеева-Клапейрона).
15. Газовые законы. Графики изопроцессов.
1. Изотермический процесс (Т = const) подчиняется закону Бойля – Мариотта: для данной массы газа при постоянной температуре произведение давления на объём есть величина постоянная.
, или , или
P 0 V | Изотерма идеального газа в координатных осях P,V представлена на графике. |
2. Изобарный процесс (р = const) подчиняется закону Гей-Люссака: для данной массы газа при постоянном давлении отношение объема газа к абсолютной температуре есть величина постоянная.
, или , или
V 0 T | Изобара идеального газа в координатных осях V, T представлена на графике. |
3. Изохорный процесс (V = const) подчиняется закону Шарля: для данной массы газа при постоянном объеме отношение давления газа к абсолютной температуре есть величина постоянная.
, или или
P 0 T | Изохора идеального газа в координатных осях P, T изображена на графике. |
Внутренняя энергия идеального газа. Способы изменения внутренней энергии.
Количество теплоты. Работа в термодинамике
Внутренней энергией называют сумму кинетической энергии хаотического движения молекул и потенциальной энергии их взаимодействия.
Так как молекулы идеального газа не взаимодействуют друг с другом, то внутренняя энергия U идеального газа равна сумме кинетических энергий хаотически движущихся молекул:
, где .
Таким образом,
,
где .
Для одноатомного газа i = 3, для двухатомного i = 5, для трех (и более)атомного i = 6.
Изменение внутренней энергии идеального газа
.
Внутренняя энергия идеального газа является функцией его состояния. Внутреннюю энергию можно изменить двумя способами:
· путем теплообмена;
· путем совершения работы.
Процесс изменения внутренней энергии системы без совершения механической работы называют теплообменом или теплопередачей. Существуют три вида теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение.
Количеством теплоты называют величину, являющуюся количественной мерой изменения внутренней энергии тела в процессе теплопередачи.
Количество теплоты, необходимое для нагревания (или отдаваемое телом при охлаждении) определяется по формуле:
где с – удельная теплоемкость вещества
Работа в термодинамике
Элементарная работа d A = p dV. При p = const
... Эйнштейн интерпретировал преобразования Лоренца кинетически, т.е. как характеризующие свойства движения в пространстве и времени, тем самым заложив основы теории относительности. Он снял проблему эфира, упразднив его, радикально изменил классические представления о пространстве и времени. Явления, описываемые теорией относительности, называются релятивистскими (от латинского - относительный) и ...
... подобием нейтрона, оставаясь гравитоном для Желтой материи, а позитрон приобретает положительный заряд и все качества, присущие протону в нашем пространстве. Это ЕДИНЫЙ ЗАКОН МАТЕРИИ ВСЕЛЕННОЙ, и он правомерен во всех ее пространствах. Протон и нейтрон образуют не некое слипшееся бесформенное образование, а активную сферу сильного (ядерного) орбитального взаимодействия частиц, именуемую ядром ...
... – положительный и отрицательный. К настоящему времени существует экспериментальное доказательство существования как вещества, так и антивещества. Предсказаны и зарегистрированы нейтрино и антинейтрино [44]. Изложенные основы теории непустого эфира, отчетливо демонстрируют этот первый шаг самоорганизации вещества. Следующие шаги ведут к образованию более сложных форм материи, вплоть до создания ...
... мышц и скоростью их сокращения, между спортивным достижением в одном и другом виде спорта и так далее. Теперь можно составить содержание элективного курса «Основы теории вероятностей и математической статистики» для классов оборонно-спортивного профиля. 1. Комбинаторика. Основные формулы комбинаторики: о перемножении шансов, о выборе с учетом порядка, перестановки с повторениями, размещения с ...
0 комментариев