Perfect gas. Jafna stöðu tilvalins gas. Isoprocesses.

Hugsjón gas, jöfnu ríki hugsjóngas, hitastig og þrýstingur, rúmmál ... Listi yfir breytur og skilgreiningar sem starfa í samsvarandi eðlisfræði má halda áfram í langan tíma. Í dag munum við bara tala um þetta efni.

Hvað er talið í sameindafræðifræði?

Meginmarkmiðið sem talið er í þessum kafla er kjörinn gas. Jafnvægi ástands hugsunargas var náð með tilliti til eðlilegra umhverfisskilyrða, og við munum tala um þetta smá seinna. Nú skulum nálgast þetta "vandamál" langt frá.

Segjum að við höfum nokkurn massa gas. Staða þess er hægt að ákvarða með því að nota þrjá hitafræðilega breytur. Þetta, auðvitað, þrýstingur, rúmmál og hitastig. Jöfnu ástand kerfisins í þessu tilfelli er sambandsformúlan milli samsvarandi breytur. Það lítur svona út: F (p, V, T) = 0.

Hér, í fyrsta skipti, nálgumst við smám saman útlit slíks hugtak sem kjörgas. Það er gas þar sem samskipti milli sameinda eru hverfandi. Almennt er þetta ekki til í náttúrunni. Hins vegar er mjög sjaldgæft gas nálægt því. Af hugsjóninni er lítill munur á köfnunarefni, súrefni og lofti, sem er í venjulegum kringumstæðum. Til að skrifa niður jöfnu stöðu hugsjóngas, getum við notað sameina gasalögin. Við fáum: pV / T = const.

Tengd hugmynd númer 1: lög Avogadro

Hann getur sagt okkur að ef við tökum sömu fjölda mól af algerlega handahófi gasi og setjið þau í sömu skilyrðum, meðal annars hitastig og þrýstingur, þá munu lofttegundirnar hernema sama magni. Sérstaklega var tilraunin gerð við eðlilegar aðstæður. Þetta þýðir að hitastigið var 273,15 Kelvin, þrýstingur - eitt andrúmsloft (760 mm kvikasilfur eða 101325 Pascal). Með þessum þáttum tók gasið rúmmál sem jafngildir 22,4 lítra. Þar af leiðandi getum við sagt að fyrir einn mól af einhverju gasi mun hlutfall tölulegra breytinga vera stöðugt. Þess vegna var ákveðið að gefa þessa mynd tilnefningu með bréfi R og kalla það alhliða gasföstu. Þannig er það jöfn 8,31. Stærð J / mól * K.

Perfect gas. Jöfnu ríki tilvalins gas og meðhöndlun þess

Við skulum reyna að umrita formúluna. Til að gera þetta, skrifaðu það í þessu formi: pV = RT. Ennfremur framkvæma við einfalda aðgerð, margfalda báðar hliðar jöfnu með handahófi fjölda mól. Við fáum pVu = uRT. Leyfðu okkur að taka mið af þeirri staðreynd að vöran af mólstyrknum eftir magni málsins er einfaldlega rúmmálið. En fjöldi mólanna á sama tíma mun vera jöfn einkamassa og mólmassa. Svona lítur Mendeleev-Clapeyron jöfnin út. Það gefur skýra hugmynd um hvaða kerfi telst tilvalið gas. Jafna stöðu hugsjóngas tekur formið: pV = mRT / M.

Við tökum formúluna fyrir þrýstinginn

Við skulum gera meira með því að nota orðin. Fyrir þetta fjölgum við hægri hlið Mendeleev-Clapeyron jöfnu og skiptist með Avogadro númerinu. Nú erum við að leita náið á vöruna af magni máls á fjölda Avogadro. Þetta er ekkert meira en heildarfjölda sameinda í gasinu. En á sama tíma er hlutfallið af alhliða gasi sem er stöðugt við númer Avogadro jafn við Boltzmann-stöðuna. Þess vegna geta formúlurnar fyrir þrýsting verið skrifuð sem hér segir: p = NkT / V eða p = nkT. Hér er merkingin n þéttni agna.

Tilvalin gasferli

Í sameinda eðlisfræði, það er svo sem eins og ísóprocesses. Þetta eru hitafræðileg aðferð sem eiga sér stað í kerfinu með einum stöðugum þáttum. Í þessu tilfelli verður massa efnisins einnig að vera stöðug. Við skulum skoða þær sérstaklega. Svo, lögin um hugsjón gas.

Þrýstingur er stöðug

Þetta er lögmál Gay-Lussac. Það lítur svona út: V / T = const. Það er einnig hægt að umrita á annan hátt: V = Vo (1 + at). Hér er jafngildir 1 / 273,15 K ^ -1 og er kallað "stuðullinn á mæligreiningu." Við getum komið í stað hitastigs fyrir bæði Celsíus mælikvarða og Kelvin mælikvarða. Í síðara tilvikinu fáum við formúluna V = Voat.

Rúmmálið er stöðugt

Þetta er önnur lögmál Gay-Lussac, oftar kallað lög Charles. Það lítur svona út: p / T = const. Það er annar samsetning: p = po (1 + at). Umbreytingar geta farið fram í samræmi við fyrri dæmi. Eins og sjá má, eru lögin um hugsjón gas stundum nokkuð svipuð hver öðrum.

Hitastigið er stöðugt

Ef hitastig hugsunar gas er stöðugt, getum við fengið Boyle-Mariotte lög. Það er hægt að skrifa á þennan hátt: pV = const.

Tengd hugmynd nr. 2: hlutþrýstingur

Segjum að við höfum skip með lofttegundum. Það verður blanda. Kerfið er í ástandi varma jafnvægis, og lofttegundirnar sjálfir bregðast ekki við hvert annað. Hér mun N tákna heildarfjölda sameinda. N1, N2 og svo framvegis, fjöldi sameindanna í hverjum efnisþætti í lausu blöndunni. Við tökum þrýstingsformúlunni p = nkT = NkT / V. Hægt er að opna það fyrir tiltekið mál. Fyrir tvo hluti blöndu tekur formúlan formið: p = (N1 + N2) kT / V. En þá kemur í ljós að heildarþrýstingur verður kjarni frá hlutaþrýstingi hvers blöndu. Svo mun það hafa formið p1 + p2 og svo framvegis. Þetta verður hluti þrýstingur.

Hvað er það fyrir?

Formúlan sem fæst af okkur gefur til kynna að þrýstingurinn í kerfinu sé á hlið hvers sameindarhóps. Við the vegur, það er ekki háð öðrum. Þetta var notað af Dalton við að móta lög sem heitir eftir honum til heiðurs: Í blöndu þar sem lofttegundirnar hvarfast ekki efnafræðilega við hvert annað, verður heildarþrýstingur jafnt summan af hlutaþrýstingnum.