Билет №8
Уравнение состояния идеального газа. (Уравнение Менделеева—Клапейрона.)
Изопропессы
План ответа
1. Уравнение состояния. 2. Уравнение Менделеева—Клапейрона. 3. Процессы в
газах. 4. Изопроцессы. 5. Графики изопроцессов.
Состояние данной массы полностью определено, если известны давление,
температура и объем газа. Эти величины называют параметрами состояния газа.
Уравнение, связывающее параметры состояния, называют уравнением состояния.
Для произвольной массы газа единичное состояние газа описывается уравнением
Менделеева— Клапейрона: pV = mRT/M, где р — давление, V —
объем, т — масса, М — молярная масса, R — универсальная газовая постоянная.
Физический смысл универсальной газовой постоянной в том, что она
показывает, какую работу совершает один моль идеального газа при изобарном
расширении при нагревании на 1 К (R = 8,31 Дж/моль • К).
Уравнение Менделеева—Клапейрона показывает, что возможно одновременно
изменение пяти параметров, характеризующих состояние идеального
газа. Однако многие процессы в газах, происходящие в природе и
осуществляемые в технике, можно рассматривать приближенно как процессы, в
которых изменяются лишь два параметра из пяти. Особую роль в физике и
технике играют три процесса: изотермический, изохорический и изобарный.
Изопроцессом называют процесс, происходящий с данной массой газа при одном
постоянном параметре — температуре, давлении или объеме. Из уравнения
состояния как частные случаи получаются законы для изопроцессов.
Изотермическим называют процесс, протекающий при постоянной температуре. Т
= const. Он описывается законом Бойля-Мариотта. pV = const.
Изохорным называют процесс, протекающий при постоянном объеме. Для него
справедлив закон Шарля. V = const. p/T = const.
Изобарным называют процесс, протекающий при постоянном давлении. Уравнение
этого процесса имеет вид V/T == const при р = const и называется законом
Гей-Люссака. Все процессы можно изобразить графически (рис. 11).
рис.11
Реальные газы удовлетворяют уравнению состояния идеального газа при не
слишком высоких давлениях (пока собственный объем молекул пренебрежительно
мал по сравнению с объемом сосуда, в котором находится газ) и при не
слишком низких температурах (пока потенциальной энергией межмолекулярного
взаимодействия можно пренебречь по сравнению с кинетической энергией
теплового движения молекул), т. е. для реального газа это уравнение и его
следствия являются хорошим приближением.
-----------------------
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
