Идеальный газ. идеальный газ. (1). Идеальный газ. Параметры состояния газа
 Скачать 1 Mb.
|
|
Идеальный газ. Параметры состояния газа. Понятие идеального газа Идеальный газ – это физическая модель, согласно которой: • размеры молекул газа пренебрежимо малы по сравнению с размерами сосуда; • между молекулами отсутствуют силы взаимодействия; • столкновения молекул газа между собой и со стенками сосуда абсолютно упругие. • Идеальный газ — это модель реального газа. Молекулы идеального газа представляют собой материальные точки, которые не взаимодействуют друг с другом на расстоянии, но взаимодействуют при столкновениях друг с другом или со стенками сосуда. При работе с идеальным газом можно пренебречь потенциальной энергией молекул (но не кинетической). Реальный газ • Реальные газы хорошо описываются моделью идеального газа при достаточно больших разрежениях, т.е. когда среднее расстояние между молекулами газа во много раз больше размеров самих молекул. В этом случае силами притяжения между молекулами можно пренебречь, а силы отталкивания проявляются только при столкновениях молекул друг с другом в течение очень коротких промежутков времени. например, водород, кислород при нормальных условиях хорошо описываются моделью идеального газа. • Под нормальными условиями понимают состояние газа при температуре T=273 K и давлении p=101325 Па. Свойства идеального газа: • Расстояние между молекулами значительно больше размеров молекул. • Молекулы газа очень малы и представляют собой упругие шары. • Силы притяжения между молекулами пренебрежимо малы. • Молекулы взаимодействуют только при соударениях. • Молекулы движутся хаотично. • Молекулы движутся по законам Ньютона. Параметры состояния газа. Состояние любой термодинамической системы описывается ее макро- и микропараметрами. • Макропараметры – это параметры, характеризующие систему в целом. • Основными макропараметрами или параметрами состояния идеального газа являются: объем V, давление p и температура T. • Микропараметры – это параметры, характеризующие отдельную частицу. • К микропараметрам относятся масса молекулы, ее скорость, импульс, кинетическая энергия. Состояние термодинамической системы, когда все ее параметры при неизменных внешних условиях не изменяются со временем, называют равновесным. • Объем газа обозначается V. Объем газа всегда совпадает с объемом того сосуда, который он занимает. Единица объема в СИ м 3 • Давление – физическая величина, равная отношению силы F, действующей на элемент поверхности перпендикулярно к ней, к площади S этого элемента. • Температура — это мера кинетической энергии теплового движения молекул. Температура является скалярной величиной, в СИ измеряется в градусах Кельвина. • Тепловое равновесие — это состояние, при котором все макроскопические параметры остаются сколь угодно долго неизменными. Состояние теплового равновесия определяется для изолированной системы, то есть только для тел, которые взаимодействуют только между собой и не взаимодействуют с другими телами. Основное уравнение МКТ: p = n∙k∙T Где: p — давление газа [Па] n — концентрация [м -3 ] T — температура газа [К], или абсолютная температура по шкале Кельвина. k - коэффициент пропорциональности – постоянная Больцмана: k= 𝟏, 𝟑𝟖 ∙ 𝟏𝟎 −𝟐𝟑 [Дж∙К] Давление газа на стенки — это удары молекул. Давление напрямую зависит от количества молекул — чем их больше, тем больше ударов о стенки и тем больше давление. А количество молекул в единице объема — это концентрация. Значит, давление газа зависит от концентрации. • основное уравнение молекулярно-кинетической теории для идеального газа имеет следующий вид: Термодинамическая шкала температур. Шкала Кельвина. • В международной шкале температур за ноль принята температуру таяния льда при нормальном атмосферном давлении, 100 ° С — температуру пара кипящей воды при нормальном атмосферном давлении. 1/100 этого интервала — это 1 ° С (Цельсия). Обозначается t ° С. • В термодинамической шкале температур за ноль принята температура, при которой прекратилось бы тепловое движение частиц, из которых состоит тело. • Эта температура называется абсолютным нулем температур. Единица термодинамической шкалы температур в системе СИ — кельвин (К). Обозначается T (1 К = 1 ° С). • Формула связи термодинамической температуры (T) и температуры по международной шкале температур: • По международной шкале абсолютный нуль соответствует температуре -273,15 ° С. Связь между температурными шкалами: Физический смысл абсолютного нуля: • Абсолютный нуль – это температура, при которой прекращается тепловое движение молекул. • При абсолютном нуле молекулы поступательно не двигаются, но их колебательный и вращательный движения сохраняются. Тепловое движение молекул непрерывно и бесконечно. Соответственно абсолютный ноль температур при наличии молекул вещества недостижим. Он возможен только при условии отсутствия молекул, которых нет, например, в космосе при большом удалении от звезд и планет. • Абсолютный ноль температур — это самая низкая температурная граница, верхней нет Вопросы для проверки: 1. Газ, называется идеальным, если: а) взаимодействие между его молекулами пренебрежимо мало; б) кинетическая энергия молекул много меньше потенциальной энергии; в) кинетическая энергия молекул много больше потенциальной энергии; г) похож на разряженный газ. 2. Если при неизменной температуре концентрация газа увеличится в 3 раза, то давление: а) увеличится в 9 раз; б) не изменится в) уменьшится в 3 раза; г)увеличится в 3 раза. 3. Давление газа на стенки сосуда объясняется: а) столкновением молекул о стенки сосуда б) хаотическим движением молекул в) существованием сил отталкивания между молекулами 4. Размерами молекул идеального газа: а) не пренебрегают б) как пренебрегают так и не пренебрегают в) пренебрегают 5. Температура воздуха в помещении t=22,5 градусов Цельсия. Какова температура этого воздуха в градусах Кельвина? |