Уравнение состояния идеального газа Менделеева-Клапейрона для однородного газа и смеси газов. Закон Дальтона. Уравнение Клапейрона.
Равновесное состояние идеального газа описывает уравнение Клапейрона-Менделеева (уравние газового состояния)
PV = vRT = m:мю*RT = N:Na*RT = NkT,
Где Рi – парциальное давление газа, одной из компонент смеси, mi – масса и мюi – молярная масса этой компоненты. Объём V и температура Т – общие для всех газов смеси, при этом для каждого газа по отдельности выполнено уравнение Клайпейрона-Менделеева
Где R= 8,31*10^3 Дж/(кгмоль*К) – универсальная газовая постоянная, m – масса газа, V – занимаемый им объём, Р – давление газа, Т(273 + t^C)К – абсолютная температура по шкале Кельвина, N – концентрация частиц газа, k = 1,38*10^23 Дж/К – постоянная Больцмана.
Закон Дальтона – выражает давление смеси невзаимодействующих между собой идеальных газов через парциальные давления компонент смеси:
Р = Р1 + Р2 + … + Рn,
Уравнение состояния идеального газа, полученное Клапейроном в 1834 году для 1 кг газа имеет вид:
где
R
— газовая постоянная
Уравнение (1) является обобщенной формой известных законов Бойля-Мариотта (1662 г.), Гей-Люссака (1802 г.) и Шарля.
Изотермический процесс. Метод осуществления. Уравнение изопроцесса. Закон Бойля-Мариота. Изотерма в координатах pV;pT;vt.
Изотермический процесс -это процесс, происходящий в физической системе при постоянной температуре (T = const).
При постоянной температуре dU =0, поэтому все сообщаемое системе количество теплоты расходуется на совершение работы против внешних сил.
Для осуществления изотермического процесса систему обычно помещают в термостат (массивное тело, находящееся в тепловом равновесии), теплопроводность которого велика, так что теплообмен с системой происходит достаточно быстро по сравнению со скоростью протекания процесса, и, температура системы в любой момент практически не отличается от температуры термостата. Можно осуществить изотермический процесс иначе — с применением источников или стоков тепла, контролируя постоянство температуры с помощью термометров. К изотермическим процессам относятся, например, кипение жидкости или плавление твёрдого тела при постоянном давлении. Графиком изотермического процесса является изотерма.
Закон Бо́йля — Марио́тта — один из основных газовых законов, открытый в 1662 году Робертом Бойлем и независимо переоткрытый Эдмом Мариоттом в 1676 году. Закон является частным случаем уравнения состояния идеального газа.
Закон Бойля — Мариотта гласит:
При постоянной температуре и массе идеального газа произведение его давления и объёма постоянно.
В математической форме это утверждение записывается следующим образом
pV = const, где p — давление газа; V — объём газа.
Важно уточнить, что в данном законе газ рассматривается, как идеальный. На самом деле, все газы в той или иной мере отличаются от идеального. Чем выше молярная масса газа, тем больше это отличие.
Изохорный процесс. Метод реализации. Уравнение изохорного процесса. Закон Шарля. Изохора в координатах pV;pT;vt.
Изохорный процесс -это процесс, происходящий в физической системе при постоянном объёме (V = const). Так как V = const, то dV =0, а следовательно, и dA = pdV = 0.
Вся теплота, сообщенная газу при изохорном процессе, идет на увеличение его внутренней энергии.
Для осуществления изохорного процесса в газе или жидкости достаточно нагревать (охлаждать) вещество в сосуде, который не изменяет своего объёма.
Уравнение изохорного процесса называется законом Шарля
Зако́н Ша́рля или второй закон Гей-Люссака — один из основных газовых законов, описывающий соотношение давления и температуры для идеального газа. Экспериментальным путем зависимость давления газа от температуры при постоянном объёме установлена в 1787 году Шарлем и уточнена Гей-Люссаком в 1802 году
Формулировка закона Шарля следующая:
Давление газа фиксированной массы и фиксированного объёма прямо пропорционально абсолютной температуре газа.
Проще говоря, если температура газа увеличивается, то и его давление тоже увеличивается, если при этом масса и объём газа остаются неизменными.Закон имеет особенно простой математический вид, если температура измеряется по абсолютной шкале, например, в градусах Кельвина. Математически закон записывают так:
или
где:
P — давление газа,
T — температура газа (в градусах Кельвина),
k — константа.
