10 клас Фізика

березня 13, 2022

14.03.2022 р.

Тема: Рівняння стану ідеального газу

Відео:

Рівняння Менделєєва—Клапейрона

Величинами, що визначають стан газу, є: тиск р, під яким перебуває газ, його температура T і об’єм V — їх називають макропараметрами стану. Перераховані три величини не є незалежними. Це означає, що стан сталої маси газу визначається тільки двома параметрами (наприклад, тиском і об’ємом, тиском і температурою або об’ємом і температурою), третій параметр, однозначно, визначається двома іншими. У першій половині XIX століття французький фізик Клапейрон вивів співвідношення, що пов’язує ці три параметри, — рівняння Клапейрона (рівняння стану для даної маси газу).

Для даної маси газу добуток тиску газу на його об’єм, поділений на абсолютну температуру газу, є величиною постійною:

За законом Авогадро при однакових температурі й тискові в рівних об’ємах різних газів міститься однакове число молекул.

Це означає, що з одним і тим же коефіцієнтом пропорційності k для всіх газів. Цей коефіцієнт k = 1,38 ∙ 10^-23 Дж/К називають сталою Больцмана.

З рівняння випливає, що

p = nkT.

Важливо! Тиск газу залежить тільки від концентрації його молекул та температури і не залежить від хімічного складу.

Підставляючи цей вираз у співвідношення отримуємо:

Добуток kN_A позначають R і називають універсальною сталою:

Остаточно отримуємо рівняння Менделєєва—Клапейрона:

Це рівняння російський учений Д. І. Менделєєв вивів у другій половині XIX століття.

2. Iзопроцеси

· Ізопроцесами називають процеси, що протікають у системі з незмінною масою за сталого значення одного з параметрів стану системи.

· Процес, що відбувається за сталої температури, називають ізотермічним

pV = const за T = const.

Графік залежності p(V) за T = const називають ізотермою.

Це співвідношення було виявлено експериментально в другій половині XVII ст. англійським ученим Р. Бойлем і французьким ученим Е. Маріоттом, тому його називають законом Бойля—Маріотта

· Процес, що відбувається за сталого тиску, називають ізобарним

Графік залежності V(T) за p = const називають ізобарою. Співвідношення називають законом Гей-Люссака на честь французького вченого, що відкрив його на початку XIX ст.