Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Энергия частиц и температура газа
Можно показать, что при установлении теплового равновесия между двумя газами выравниваются средние кинетические энергии их частиц. Но мы знаем, что при этом становятся равны и температуры газов. Следовательно, температура газа — это мера средней кинетической энергии его частиц. Собственно, ничто не мешает попросту отождествить эти величины и сказать, что температура газа — это средняя кинетическая энергия его молекул. В продвинутых курсах теоретической физики так и поступают. Определённая таким образом температура измеряется в энергетических единицах — джоулях. Но для практических задач удобнее иметь дело с привычными кельвинами. Связь средней кинетической энергии частиц и абсолютной температуры газа даётся формулой: (2) где k = 1, 38 · 10−23 Дж/К — постоянная Больцмана. Из данной формулы можно получить выражение для средней квадратической скорости частиц. Подставим (1) в (2): откуда В эту формулу входит масса частицы m 0, которую ещё надо вычислить. Но можно получить более удобный вариант формулы, домножив числитель и знаменатель подкоренного выражения на число Авогадро N A: r3 kN A . m 0 N A В знаменателе имеем: m 0 N A = µ — молярная масса газа. В числителе стоит произведение двух констант, которое также является константой: Дж Дж −23 23 −1 R = kN A= 1, 38 · 10 · 6, 02 · 10 моль = 8, 31 . К моль· К Константа R называется универсальной газовой постоянной. Теперь формула для средней квадратической скорости приобретает вид: . Такое выражение гораздо более удобно для практических вычислений.
Решение задач Задача №1 При какой температуре средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа равна 6,21*10-21 Дж?
Дано: Решение: Ек=6,21*10-21 Дж Eк= => = Т-? Ответ:300 K З адача №2
При какой температуре средняя квадратичная скорость молекул азота 830 м/с? Дано: Решение: V=830м/с V= => T= Т-? m0= Т= Ответ:774 K
Задача №3 Какова средняя квадратичная скорость молекул кислорода при температуре 300К? Дано: Решение: Т=300К V= Vср-? m0= V= =473м/с Ответ: 473м/с
Тема 2.3. «Уравнение состояния идеального газа». Содержание учебного материала: «Уравнение состояния идеального газа. Изопроцессы. Газовые законы.» Цели. Учебные: Сформировать специальные знания, умения и навыки по заданной теме. Раскрыть сущность уравнения Менделеева – Клайперона, изопроцессов и газовых законов. Научить строить графики изопроцессов. Научить применять газовые законы при решении практических и графических задач. Воспитательные: Воспитывать трудолюбие, интерес к предмету, внимательность и наблюдательность. Прививать навыки работы в должном темпе, развивать инициативу, уверенность в своих силах. Повысить интерес обучающихся к изучаемому материалу путем разнообразия форм проведения уроков. Развивающие: Развивать познавательные способности обучающихся. Активизировать исследовательские способности. Расширять их кругозор, исследовательское мышление. Уметь применять полученные теоретические знания на практике. Развить умения слушать, анализировать, чётко аргументировать, излагать и отстаивать своё мнение. Оборудование: манометр, термометр, весы, нагреватель, ёмкость для нагревания жидкости, градуированный сосуд, секундомер, измерительная лента. Берём формулу и подставляем в неё . Получаем: p = nkT. Вспомним теперь, что A, где ν — число молей газа: , откуда pV = νRT. (3) Соотношение (3) называется уравнением Менделеева — Клапейрона. Оно даёт взаимосвязь трёх важнейших макроскопических параметров, описывающих состояние идеального газа — давления, объёма и температуры. Поэтому уравнение Менделеева — Клапейрона называется ещё уравнением состояния идеального газа.
Учитывая, что , где m — масса газа, получим другую форму уравнения Менделеева — Клапейрона: (4) Есть ещё один полезный вариант этого уравнения. Поделим обе части на V: Но — плотность газа. Отсюда (5) В задачах по физике активно используются все три формы записи (3)—(5). На протяжении этого раздела мы будем придерживаться следующего предположения: масса и химический состав газа остаются неизменными. Иными словами, мы считаем, что: m = const, то есть нет утечки газа из сосуда или, наоборот, притока газа в сосуд; µ = const, то есть частицы газа не испытывают каких-либо изменений (скажем, отсутствует диссоциация — распад молекул на атомы). Эти два условия выполняются в очень многих физически интересных ситуациях (например, в простых моделях тепловых двигателей) и потому вполне заслуживают отдельного рассмотрения. Если масса газа и его молярная масса фиксированы, то состояние газа определяется тремя макроскопическими параметрами: давлением, объёмом и температурой. Эти параметры связаны друг с другом уравнением состояния (уравнением Менделеева — Клапейрона). Термодинамический процесс Термодинамический процесс (или просто процесс) — это изменение состояния газа с течением времени. В ходе термодинамического процесса меняются значения макроскопических параметров — давления, объёма и температуры. Особый интерес представляют изопроцессы — термодинамические процессы, в которых значение одного из макроскопических параметров остаётся неизменным. Поочерёдно фиксируя каждый из трёх параметров, мы получим три вида изопроцессов. Изотермический процесс идёт при постоянной температуре газа: T = const. Изобарный процесс идёт при постоянном давлении газа: p = const. Изохорный процесс идёт при постоянном объёме газа: V = const. Изопроцессы описываются очень простыми законами Бойля — Мариотта, Гей-Люссака и Шарля. Давайте перейдём к их изучению. Изотермический процесс При изотермическом процессе температура газа постоянна. В ходе процесса меняются только давление газа и его объём. Установим связь между давлением p и объёмом V газа в изотермическом процессе. Пусть температура газа равна T. Рассмотрим два произвольных состояния газа: в одном из них значения макроскопических параметров равны p 1 ,V 1 ,T, а во втором — p 2 ,V 2 ,T. Эти значения связаны уравнением Менделеева — Клапейрона: Как мы сказали с самого начала, масса газа m и его молярная масса µ предполагаются неизменными. Поэтому правые части выписанных уравнений равны. Следовательно, равны и левые части: p 1 V 1 = p 2 V 2. Поскольку два состояния газа были выбраны произвольно, мы можем заключить, что в ходе изотермического процесса произведение давления газа на его объём остаётся постоянным: pV = const. Данное утверждение называется законом Бойля — Мариотта. Записав закон Бойля — Мариотта в виде const p = , V можно дать и такую формулировку: в изотермическом процессе давление газа обратно пропорционально его объёму. Если, например, при изотермическом расширении газа его объём увеличивается в три раза, то давление газа при этом в три раза уменьшается.
Как объяснить обратную зависимость давления от объёма с физической точки зрения? При постоянной температуре остаётся неизменной средняя кинетическая энергия молекул газа, то есть, попросту говоря, не меняется сила ударов молекул о стенки сосуда. При увеличении объёма концентрация молекул уменьшается, и соответственно уменьшается число ударов молекул в единицу времени на единицу площади стенки — давление газа падает. Наоборот, при уменьшении объёма концентрация молекул возрастает, их удары сыпятся чаще и давление газа увеличивается.
|
|||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-06-14; просмотров: 63; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.224.59.231 (0.015 с.) |