Молекулярная физика. 2. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА и ТЕРМОДИНАМИКА. Решение задач Определить массу водорода, находящегося в баллоне объёмом 20 л под Решением Па,
 Скачать 193.1 Kb.
|
|
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА Законы идеального газа. Идеальным является газ, в котором пренебрегается взаимодействием молекул, не учитываются размеры молекул и при соударении молекулы не деформируются. Состояние газа характеризуется давлением P, объёмом V, абсолютной температурой T температура по шкале Кельвина. Эти величины связаны уравнением 𝑃𝑉 𝑅𝑇, где 𝑚 масса газа, 𝑀 – молярная масса, R = 8,31 Дж/(мольꞏК) - универсальная газовая постоянная. При постоянной массе газа из этого уравнения следует. Для двух состояний это уравнение записывается . Температура по шкале Кельвина связана с температурой по шкале Цельсия 𝑇 𝑡 273. Изопроцессы. Изотермический T =const. 𝑃 𝑉 𝑃 𝑉 Изобарный 𝑃 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡. ; Изохорный 𝑉 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡. Давление газа связано с концентрацией и абсолютной температурой, где 𝑛 – концентрация молекул, 𝑘 1,38 10 Дж/К – постоянная Больцмана. 𝑘 𝑅 𝑁 ; 𝑁 6 10 - число Авогадро, число молекул водном моле вещества. Средняя кинетическая энергия молекулы 𝐸 𝐾 𝑇. Термодинамика. Внутренняя энергия идеального газа число молей в данной массе газа, 𝑈 𝑃𝑉. Работа газа. Газ совершает работу расширяясь. Изохорный процесс, 𝑉 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 𝐴 0, работа не совершается. Изобарный процесс, 𝑃 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 , 𝐴 𝑃 𝑉 𝑉 ; 𝐴 𝑅 𝑇 𝑇 . Первый закон термодинамики. Внутреннюю энергию можно изменить в процессе теплообмена и совершением работы. Первый закон термодинамики является законом сохранения энергии в тепловых процессах. в Δ𝑈 𝑈 𝑈 изменение внутренней энергии. A в – работа внешних сил. Если газ сам совершает работу, то первый закон термодинамики записывается г г – работа газа. 𝑄 – количество теплоты, переданное газу при теплообмене 𝑇 𝑇 – количество теплоты, необходимое для нагревания, 𝑐 – удельная теплоемкость вещества. Адиабатный процесс – это процесс без теплообмена, 𝑄 0. Δ𝑈 вили Δ𝑈 𝐴 г Решение задач Определить массу водорода, находящегося в баллоне объёмом 20 л под Решением Па, 𝑇 273 17 290𝐾 𝑀 2 10 кг/моль. 𝑚 ? Уравнение состояния идеального газа 𝑃𝑉 𝑅𝑇, 𝑚 𝑚 , 13,8 10 кг 13,8 г. При охлаждении идеального газа его температура уменьшилась в 3 раза, как при этом изменилась его средняя кинетическая энергия молекул. Решение. Средняя кинетическая энергия молекул 𝐸 𝑘𝑇 , то есть кинетическая энергия молекул уменьшится в три раза. 3. При постоянной массе газа давление увеличили в 3 раза, уменьшив объём в два раза. Как при этом изменилась температура газа Решение. ; ; 2 𝑇 3𝑇 ; 𝑇 1,5 𝑇 Температура газа увеличилась в 1,5 раза. При изохорном нагревании внутренняя энергия газа увеличилась на 350 Дж. Определить изменение внутренней энергии газа. Решение. 𝑉 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡, Работа не совершается. По первому закону термодинамики Δ 𝑈 𝑄 = 350 Дж. В процессе теплообмена газу было передано количество теплоты 400 Дж. Расширяясь, газ совершил работу 150 Дж. Определить изменение внутренней энергии газа. Решение. Первый закон термодинамики г 150 250 Дж. 6. Какую работу совершил кислород массой 0,32 кг при изобарном нагревании на 10 К Молярная масса кислорода 𝑀 32 10 кг/моль. Решение. 𝐴 𝑅 ΔT = , , = 831 Дж. |