74. Закон Гей-Люссака.

Закон Гей-Люссака – назва двох законів, що описують властивості газів.

1) Закон теплового розширення газів: при сталому тискові залежність об’єму V_t даної маси газу від температури описується формулою:

V_t/T = const

або

V_t=V₀(1+ αt),

де V₀ об'єм газу при даному тискові і при температурі 273,15 К; t – температура (емпірична) за шкалою Цельсія; Т – термодинамічна температура; α – коефіцієнт об’ємного розширення газу (для інертних газів, водню і кисню а дорівнює коефіцієнту об’ємного розширення ідеального газу α = 1/(273.15 К)).

2) Закон об’ємних відношень, за яким при постійних температурі і тиску об'єми газів, які вступають у реакцію, відносяться між собою і до об’ємів газоподібних продуктів реакції, як невеликі прості числа. Наприклад, при взаємодії одного об’єму водню з одним об’ємом хлору утворюється два об’єми хлористого водню.

75. Зако́н Ша́рля — назва закону, що описує властивості газів. Описує ізохорний процес в ідеальному газі.

Закон теплового розширення газів: при сталому об'ємі залежність тиску Р даної маси газу від температури описується формулою:

, де Т — термодинамічна температура; Р — тиск газу.

, чи ,

де p₀ — тиск газу при температурі T₀ = 273.16K,

— термічний коефіцієнт тиску, що характуризує відносне збільшення тиску газу при нагріванні його на один градус.

76. Парціальний тиск. Закон Дальтона.

парціа́льний тиск - внесок газу певного роду в загальний тиск суміші газів. Згідно із законом Дальтона у випадку ідеальних газів парціальні тиски окремих компонент суміші газів сумуються

Парціальний тиск кожної із компонент, пропорційний долі цієї компоненти в суміші газів.

P_i = x_iP, де

,

ν_i - кількість молів i-го газу в суміші, ν - загальна кількість молів газу. Закон Дальтона – загальний тиск P суміші ідеальних газів дорівнює сумі парціальних тисків P_i компонентів у суміші:

77. Кінети́чна тео́рія або молекуля́рно-кінети́чна тео́рія — фізична теорія, що пояснює термодинамічні явища, виходячи з атомістських уявлень. Теорія постулює, що тепло є наслідком хаотичного руху надзвичайно великої кількості мікроскопічних частинок (атомів та молекул). Успішне пояснення багатьох законів термодинаміки, виходячи з положень кінетичної теорії, стало одним із факторів на шляху до підтвердження атомарної будови речовин у природі. В сучасній фізиці молекулярно-кінетична теорія розглядається як складова частина статистичної механіки. Молекулярно-кінетична теорія виходить із того, що речовина, зокрема газ складається з великої кількості мікроскопічних частинок (молекул), які рухаються хаотично. Частинки стикаються між собою та зі стінками посудини, створюючи на ці стінки тиск. Усі зіткнення вважаються пружними, тобто проходять без втрати енергії. Середня кінетична енергія руху частинок залежить від температури. Середня кінетична енергія руху молекули

,

Тиск газу на стінки посудини визначається з того міркування, що при пружньому відбитті частинки від стінки, зміна її імпульсу дорівнює 2mv_x, де v_x — перпендикулярна до стінки складова швидкості. Підрахувавши переданий за час Δt імпульс, і прирівнявши його до імпульсу сили для тиску отримуємо

,

78. Розподіл середньої енергії молекул за ступенями вільності. Закон рівнорозподілу - твердження класичної фізики про те, що в стані термодинамічної рівноваги на кожен ступінь вільності молекули припадає в середньому однакова енергія k_BT / 2, де k_B - стала Больцмана, T - температура.Одноатомний ідеальний газ складається з атомів, які мають три ступені вільності, пов'язані з поступальним рухом у трьох напрямках, тому за законом рівнорозподілу на кожен атом в середньому припадає енергія

.

Закон рівнорозподілу справедливий при високих температурах. Третій закон термодинаміки стверджує, що при наближенні температури до абсолютного нуля, теплоємність тіл прямує до нуля. Таким чином, при нульовій температурі речовина не може залишатися ідеальним газом, для якого теплоємність стала величина. При низьких температурах необхідно враховувати квантовий, а не класичний рух частинок. Якщо енергія теплового руху k_BT / 2 менша від енергії, необхідної для переходу квантової системи в збуджений стан, то відповідні ступені вільності не дають вкладу в теплоємність.Наприклад, для двоатомних молекул при низьких температурах заморожені всі ступені вільності, крім пов'язаних із поступальним рухом молекули як цілої. При певній температурі збуджується обертання, і теплоємність зростає, при ще вищій температурі енергія теплового руху достатня для збудження коливань, що призводить до нового зростання теплоємності.