» » »

36. Статический метод изучения макросистем, состоящих из многих частиц. Понятие об идеальном газе. Параметры состояния. Уравнение Менделеева-Клайперона. Изопроцессы в газах.

36. Статический метод изучения макросистем, состоящих из многих частиц. Понятие об идеальном газе. Параметры состояния. Уравнение Менделеева-Клайперона. Изопроцессы в газах.

Статистический подход. Для изучения макросистем применяют статистические методы, использующие понятия и величины, относящиеся не к отдельным частицам, а к большим совокупностям частиц. Законы поведения совокупностей большого числа частиц, использующие статистические методы, называются статистическими закономерностями. Статистический подход (статистическая физика) основан на представлении об атомно-молекулярном строении вещества. Задачей статистической физики является установление связей между микропараметрами системы (координатами частиц, их скоростями, массами, зарядами и др.) и экспериментально измеряемыми макропараметрами (объемом, давлением, температурой и др.).

Под идеальным газом понимают такой газ, у которого отсутствуют силы сцепления между молекулами, а молекулы представляют собой материальные точки, объём которых бесконечно мал по сравнению с объёмом, занимаемым газом. Физические величины, служащие для характеристики состояния газа называются параметрами состояния. Важнейшими параметрами состояния идеального газа являются температура, давление, объем. Остановимся на их физическом (термодинамическом) смысле.Объем.  V, равный физическому объему всего сосуда, в котором газ расположен. V = Vсосуда.

Термодинамический смысл давления. Согласно 3 закону Ньютона, равная ей и противоположно направленная сила, воздействует на газ со стороны стенок. Действие газа на стенку характеризуется не силой, а давлением, т.е. отношением проекции нормальной составляющей силы F к площади поверхности S: P = F/S. Свойства газа оказывать давление на стенки содержащего его сосуда - одно из основных свойств газа. Термодинамический смысл температуры. Температура - это величина, характеризующая состояние теплового равновесия. у тел, находящихся в состоянии теплового равновесия, температуры одинаковы и наоборот, тела с одинаковой температурой находятся в тепловом равновесии друг с другом. Если два тела находятся в  равновесии с каким-нибудь третьим телом, то оба тела находятся в тепловом равновесии и между собой.T = t + 273,15Единица абсолютной температуры кельвин (К). Температура, равная 0°Кназывают абсолютным нулем температуры, ему соответствует t = - 273,15 °C. 

Объединив законы Бойля-Мариотта и Гей-Люссака получается уравнение состояния идеального газа, связывающее все его параметры. Это уравнение называется уравнением состояния идеального газа (уравнение Клайперона). 

PV / T = const, при m = const

Если массу газа удвоить при постоянном объеме и Т (или соединить два объема равных масс), то отношение увеличивается вдвое. ПоэтомуКлайперон указал, что const = Bm, где В - индивидуальная газовая постоянная, зависящая от природы газа.PV = BmT Менделеев несколько видоизменил закон Клайперона, объединив его сзаконом Авогадро (если Р и Т одинаковы, то киломоли разных газов занимают одинаковый объем - Vm). PVm  = R = const - одинакова для всех газов.                        R - универсальная газовая постоянная.

PVm  = ТR - уравнение Менделеева-Клайперона для киломоля газа.

Закон Бойля-Мариотта. Для изотермического процесса справедлив закон, установленный англичанином Бойлем (1662 г.) и французом Мариоттом (1667 г.). 

Для данной массы газа при t = const давление изменяется обратно пропорционально объему

P·V = const, при m = const и T = const.

Для одинаковой массы газа при одной и той же температуре газ занимает тем больший объем, чем ниже давление:

p1 < p2  при V2 > V1.

Закон Гей-Люссака. Изменяя температуру газа, Гей-Люссак (француз, 1802 г.) нашел, что для данной массы газа при постоянном давлении объем растет линейно с температурой Такой процесс получил названиеизобарического.

Vt = V0·(1+a·t), при m = const и p = const.

Закон Шарля. При постоянном объеме для данной массы газа давление растет линейно с температурой (закон Шарля). Данный изопроцесс называется изохорическим.

pt = p0·(1+a·t), при m = const и V = const.

Друзья! Приглашаем вас к обсуждению. Если у вас есть своё мнение, напишите нам в комментарии.