Ideell gass, den ideelle gassligningen for tilstand, dens temperatur og trykk, volum… listen over parametere og definisjoner som brukes i den tilsvarende delen av fysikk kan fortsette i ganske lang tid. I dag skal vi snakke om dette emnet.
Hva vurderes i molekylær fysikk?
Hovedobjektet som vurderes i denne delen er en ideell gass. Den ideelle gassligningen for tilstand ble oppnådd under hensyntagen til normale miljøforhold, og vi vil snakke om dette litt senere. La oss nå nærme oss dette "problemet" på avstand.
La oss si at vi har litt gass. Dens tilstand kan bestemmes ved hjelp av tre parametere av termodynamisk natur. Disse er selvfølgelig trykk, volum og temperatur. Ligningen for systemets tilstand i dette tilfellet vil være formelen for forholdet mellom de tilsvarende parameterne. Det ser slik ut: F (p, V, T)=0.
Her, for første gang, nærmer vi oss sakte fremveksten av noe slikt som ideeltgass. Det kalles en gass der interaksjonene mellom molekyler er ubetydelige. Generelt eksisterer ikke dette i naturen. Imidlertid er enhver svært foreldet gass nær den. Nitrogen, oksygen og luft, som er under normale forhold, skiller seg lite fra idealet. For å skrive tilstandsligningen for en ideell gass, kan vi bruke den enhetlige gassloven. Vi får: pV/T=const.
Relatert konsept 1: Avogadros lov
Han kan fortelle oss at hvis vi tar samme antall mol av absolutt hvilken som helst tilfeldig gass og setter dem under de samme forholdene, inkludert temperatur og trykk, så vil gassene oppta samme volum. Spesielt ble eksperimentet utført under normale forhold. Dette betyr at temperaturen var 273,15 Kelvin, trykket var én atmosfære (760 millimeter kvikksølv, eller 101325 Pascal). Med disse parametrene okkuperte gassen et volum lik 22,4 liter. Derfor kan vi si at for en mol av en hvilken som helst gass vil forholdet mellom numeriske parametere være en konstant verdi. Det er derfor det ble besluttet å betegne denne figuren med bokstaven R og kalle den den universelle gasskonstanten. Dermed er den lik 8,31. Enheten er J/molK.
Ideell gass. Den ideelle gassligningen for staten og dens manipulering
La oss prøve å skrive om formelen. For å gjøre dette, skriver vi det på denne formen: pV=RT. Deretter utfører vi en enkel handling, multipliserer begge sider av ligningen med et vilkårlig antall mol. Vi får pVu=uRT. La oss ta hensyn til det faktum at produktet av molarvolumet ogmengden materie er ganske enkelt volumet. Men når alt kommer til alt, vil antall mol samtidig være lik kvotienten av massen og molar massen. Det er akkurat slik Mendeleev-Clapeyron-ligningen ser ut. Det gir en klar ide om hva slags system en ideell gass danner. Tilstandsligningen for en ideell gass vil ha formen: pV=mRT/M.
Deduser formelen for trykk
La oss gjøre noen flere manipulasjoner med de oppnådde uttrykkene. For å gjøre dette multipliseres høyresiden av Mendeleev-Clapeyron-ligningen og divideres med Avogadro-tallet. Nå ser vi nøye på produktet av stoffmengden etter Avogadro-tallet. Dette er ikke annet enn det totale antallet molekyler i gassen. Men samtidig vil forholdet mellom den universelle gasskonstanten og Avogadro-tallet være lik Boltzmann-konstanten. Derfor kan formler for trykk skrives som følger: p=NkT/V eller p=nkT. Her er symbolet n partikkelkonsentrasjonen.
Ideelle gassprosesser
I molekylær fysikk er det noe som heter isoprosesser. Dette er termodynamiske prosesser som foregår i systemet ved en av de konstante parameterne. I dette tilfellet må massen til stoffet også forbli konstant. La oss se på dem mer spesifikt. Så, lovene til en ideell gass.
Trykket forblir konstant
Dette er Gay-Lussacs lov. Det ser slik ut: V/T=konst. Det kan skrives om på en annen måte: V=Vo (1 + at). Her er a lik 1/273,15 K^-1 og kalles "volumekspansjonskoeffisienten". Vi kan erstatte temperaturen i både Celsius ogKelvin-skalaen. I sistnevnte tilfelle får vi formelen V=Voat.
Volumet forblir konstant
Dette er Gay-Lussacs andre lov, oftere referert til som Charles' lov. Det ser slik ut: p/T=konst. Det er en annen formulering: p=po (1 + at). Transformasjoner kan utføres i samsvar med forrige eksempel. Som du kan se, er de ideelle gasslovene noen ganger ganske like hverandre.
Temperaturen holder seg konstant
Hvis temperaturen til en ideell gass forblir konstant, kan vi få Boyle-Mariotte-loven. Det kan skrives slik: pV=const.
Relatert konsept 2: Delvis press
La oss si at vi har et fartøy med gasser. Det blir en blanding. Systemet er i termisk likevekt, og selve gassene reagerer ikke med hverandre. Her vil N betegne det totale antallet molekyler. N1, N2 og så videre, henholdsvis antall molekyler i hver av komponentene i blandingen. La oss ta trykkformelen p=nkT=NkT/V. Den kan åpnes for en spesifikk sak. For en to-komponent blanding vil formelen ha formen: p=(N1 + N2) kT/V. Men så viser det seg at det totale trykket vil summeres fra parti altrykkene til hver blanding. Så det vil se ut som p1 + p2 og så videre. Dette vil være delpressene.
Hva er det for?
Formelen vi fikk, indikerer at trykket i systemet er fra hver gruppe molekyler. Det er forøvrig ikke avhengig avandre. D alton utnyttet dette da han formulerte loven, senere oppk alt etter ham: i en blanding der gasser ikke kjemisk reagerer med hverandre, vil det totale trykket være lik summen av parti altrykkene.
