Gas ideal. Persamaan keadaan gas ideal. Izoprotsessy.

Persamaan gas ideal keadaan gas ideal, suhu dan tekanan, volume ... daftar parameter dan definisi, yang beroperasi di bagian yang sesuai fisika, adalah mungkin untuk terus cukup lama. Hari ini kita akan berbicara hanya tentang topik ini.

Apa yang tercakup dalam fisika molekul?

Obyek utama, yang dianggap dalam bagian ini adalah gas sempurna. Persamaan keadaan gas ideal diperoleh berdasarkan kondisi lingkungan normal, dan kita akan membicarakan sedikit kemudian. Sekarang mari kita datang ke ini "masalah" dari kejauhan.

Misalkan kita memiliki massa tertentu gas. Kondisinya dapat didefinisikan oleh tiga parameter alam termodinamika. Ini, tentu saja, tekanan, volume dan suhu. persamaan keadaan sistem dalam hal ini komunikasi terjadi antara parameter rumus masing-masing. Tampaknya demikian: F (p, V, T) = 0.

Di sini kita untuk pertama kalinya untuk diam-diam mencuri hingga munculnya hal seperti itu sebagai gas ideal. Mereka disebut gas, dimana interaksi antara molekul dapat diabaikan. Umumnya dalam sifat tersebut tidak ada. Namun, setiap gas dijernihkan dekat dengannya. Dari sempurna sedikit berbeda nitrogen, oksigen dan udara, dalam kondisi normal. Untuk menulis persamaan keadaan gas ideal, kita dapat menggunakan hukum gas gabungan. Kami mendapatkan: PV / T = konstan.

Sebuah konsep Nomor terkait 1: Hukum Avogadro

Hal ini dapat memberitahu kita bahwa jika kita mengambil jumlah yang sama mol gas acak benar-benar ada dan menempatkan mereka dalam kondisi yang sama, termasuk suhu dan tekanan, gas akan menempati volume yang sama. Secara khusus, percobaan dilakukan di bawah kondisi normal. Ini berarti bahwa suhu 273,15 Kelvin, tekanan - satu atmosfir (760 mm Hg atau 101.325 pascal). Dengan parameter ini volume gas yang diambil sama dengan 22,4 liter. Oleh karena itu, kita dapat mengatakan bahwa untuk satu mol setiap rasio gas parameter numerik akan konstan. Itulah sebabnya diputuskan untuk memberikan angka ini penunjukan oleh huruf R dan menyebutnya konstanta gas universal. Dengan demikian, itu sama dengan 8,31. Dimensi J / mol * K.

gas ideal. Persamaan keadaan gas ideal dan memanipulasi mereka

Mari kita coba untuk menulis ulang. Untuk tujuan ini, kita menulis dalam bentuk ini: pV = RT. Selanjutnya melakukan operasi rumit, kalikan kedua sisi dengan jumlah sewenang-wenang mol. Kami memperoleh PVU = URT. Kita memperhitungkan fakta bahwa produk dari volume molar dalam jumlah zat ini hanya volume. Tetapi pada saat yang sama jumlah mol akan massal pribadi dan massa molar. Itulah yang persamaan Mendeleev-Clapeyron. Ini memberikan gagasan yang jelas tentang apa jenis sistem membentuk gas ideal. Persamaan keadaan gas ideal menjadi: pV = MRT / M.

Kami menurunkan rumus untuk tekanan

Mari kita menghabiskan beberapa manipulasi lebih dari ekspresi diperoleh. Untuk melakukan hal ini sisi kanan Mendeleev-Clapeyron kalikan dan dibagi dengan jumlah Avogadro. Sekarang hati-hati melihat produk dari jumlah zat pada tetapan Avogadro. Ini tidak lain dari jumlah total molekul dalam gas. Tapi pada saat yang sama, rasio universal gas konstan untuk bilangan Avogadro akan sama dengan konstanta Boltzmann. Akibatnya, tekanan dari rumus dapat ditulis demikian: p = NKT / V atau p = NKT. Berikut notasi n adalah konsentrasi partikel.

Proses gas ideal

Dalam fisika molekul , ada hal seperti izoprotsessy. proses termodinamika ini yang berlangsung di sistem pada parameter konstan. Massa bahan juga harus tetap konstan. Mari kita lihat mereka lebih khusus. Jadi, hukum gas ideal.

Tekanan tetap konstan

Ini adalah hukum Gay-Lussac. Ini terlihat seperti ini: V / T = konstan. Hal ini dapat ditulis ulang dengan cara yang berbeda: V = Vo (1 + at). Berikut, adalah 1 / 273,15 dan K ^ -1 disebut "koefisien ekspansi volume." Kami dapat menggantikan sebagai suhu dalam Celcius dan Kelvin. Dalam kasus terakhir kita mendapatkan rumus V = Voat.

Volume tetap konstan

Ini adalah hukum kedua Gay-Lussac, lebih sering disebut sebagai hukum Charles. Ini terlihat seperti ini: p / T = konstan. Ada formulasi lain: p = po (1 + at). Konversi dapat dilakukan sesuai dengan contoh sebelumnya. Seperti dapat dilihat, hukum gas ideal kadang-kadang cukup mirip satu sama lain.

Suhu tetap konstan

Jika suhu gas ideal tetap konstan, maka kita bisa mendapatkan hukum Boyle. pV = const: Dia sehingga dapat direkam.

Sebuah konsep terkait № 2: tekanan parsial

Katakanlah kita memiliki kapal dengan gas. Ini akan menjadi campuran. Sistem ini dalam keadaan kesetimbangan termal, dan gas tidak bereaksi satu sama lain. Di sini, N menunjukkan jumlah total molekul. N1, N2 dan sebagainya, masing-masing, jumlah molekul di masing-masing komponen yang ada dari campuran. Ambil rumus tekanan p = NKT = NKT / V. Hal ini dapat dibuka untuk kasus tertentu. Selama dua-komponen formula campuran menjadi: p = (N1 + N2) kT / V. Tapi kemudian ternyata bahwa tekanan total akan menjadi jumlah dari tekanan parsial masing-masing campuran. Ini berarti bahwa itu akan mengambil bentuk p1 + p2, dan sebagainya. Ini akan menjadi tekanan parsial.

Apa gunanya?

Rumus kontak dihasilkan menunjukkan bahwa tekanan sistem adalah dari sisi masing-masing kelompok molekul. Hal ini, kebetulan, tidak tergantung pada orang lain. Ini mengambil rumusan Dalton hukum, kemudian namanya: campuran dimana gas tidak secara kimia bereaksi satu sama lain, tekanan total adalah sama dengan jumlah dari tekanan parsial.