Gas perfecte. Equació d'estat d'un gas ideal. Isoprocesses.

Gas ideal, l'equació d'estat d'un gas ideal, la seva temperatura i pressió, volum ... una llista de paràmetres i definicions que funcionen en la secció corresponent de la física es pot continuar durant molt de temps. Avui anem a parlar només sobre aquest tema.

Què es considera en la física molecular?

L'objecte principal que es considera en aquest apartat és el gas ideal. L'equació d'estat d' un gas ideal es va obtenir tenint en compte les condicions ambientals normals, i parlarem d'això una mica més endavant. Avancem ara aquest "problema" des de lluny.

Suposem que tenim una massa de gas. El seu estat es pot determinar utilitzant tres paràmetres termodinàmics. Això, per descomptat, pressió, volum i temperatura. L'equació d'estat del sistema en aquest cas és la fórmula de relació entre els paràmetres corresponents. Sembla: F (p, V, T) = 0.

Aquí, per primera vegada, acostem a poc a poc l'aparició d'aquest concepte com un gas ideal. És un gas en què les interaccions entre molècules són insignificants. En general, això no existeix a la natura. No obstant això, qualsevol gas molt rarificat està a prop d'ell. De l'ideal, hi ha poca diferència entre el nitrogen, l'oxigen i l'aire, que es troben en condicions normals. Per anotar l'equació d'estat d'un gas ideal, podem utilitzar la llei de gas combinada. Obtenim: pV / T = const.

Notícia relacionada número 1: la llei d'Avogadro

Ens pot dir que si prenem el mateix nombre de moles de qualsevol gas aleatori i les posem en les mateixes condicions, entre les quals la temperatura i la pressió, els gasos ocuparan el mateix volum. En particular, l'experiment es va dur a terme en condicions normals. Això vol dir que la temperatura era de 273,15 Kelvin, pressió: una atmosfera (760 mil·límetres de mercuri o 101325 Pascal). Amb aquests paràmetres, el gas ocupava un volum igual a 22,4 litres. En conseqüència, podem dir que per a una mol de qualsevol gas, la relació dels paràmetres numèrics serà constant. Per això, es va decidir donar una figura a aquesta figura amb la lletra R i anomenar-la constant de gas. Per tant, és igual a 8,31. Dimensió J / mol * K.

Gas perfecte. L'equació d'estat d'un gas ideal i la seva manipulació

Intentem reescriure la fórmula. Per fer-ho, escriviu-lo amb aquest formulari: pV = RT. A més, realitzem una acció simple, multipliquem els dos costats de l'equació per un nombre arbitrari de moles. Obtenim pVu = uRT. Anem a tenir en compte el fet que el producte del volum molar per la quantitat de matèria és simplement el volum. Però la quantitat de lunars al mateix temps serà igual a la massa privada i la massa molar. Així és com s'assembla l'equació de Mendeleev-Clapeyron. Dóna una idea clara de quin sistema constitueix el gas ideal. L'equació d'estat d'un gas ideal pren la forma: pV = mRT / M.

Derivem la fórmula de la pressió

Fem algunes manipulacions més amb les expressions. Per això, multipliquem el costat dret de l'equació de Mendeleev-Clapeyron i es divideix pel número Avogadro. Ara estem mirant de prop el producte de la quantitat de matèria en el número d'Avogadro. Això no és més que el nombre total de molècules en el gas. Però al mateix temps, la relació de la constant de gas universal amb el número d'Avogadro serà igual a la constant de Boltzmann. En conseqüència, les fórmules de pressió es poden escriure de la manera següent: p = NkT / V o p = nkT. Aquí, la notació n és la concentració de partícules.

Processos de gasos ideals

En la física molecular, hi ha coses com els isoprocessos. Aquests són els processos termodinàmics que tenen lloc en el sistema amb un dels paràmetres constants. En aquest cas, la massa de la substància també ha de romandre constant. Vegem-les de manera més específica. Així doncs, les lleis d'un gas ideal.

La pressió roman constant

Aquesta és la llei de Gay-Lussac. Es veu així: V / T = const. També es pot reescriure d'una altra manera: V = Vo (1 + a). Aquí, un és igual a 1 / 273.15 K ^ -1 i s'anomena el "coeficient d'expansió volumètrica". Podem substituir la temperatura tant per l'escala Celsius com per l'escala Kelvin. En aquest últim cas, obtenim la fórmula V = Voat.

El volum roman constant

Aquesta és la segona llei de Gay-Lussac, més sovint anomenada la llei de Charles. Sembla això: p / T = const. Hi ha una altra formulació: p = po (1 + a). Les transformacions es poden dur a terme d'acord amb l'exemple anterior. Com es pot veure, les lleis d'un gas ideal són de vegades molt similars entre elles.

La temperatura roman constant

Si la temperatura d'un gas ideal roman constant, podem obtenir la llei Boyle-Mariotte. Es pot escriure d'aquesta manera: pV = const.

Nocions associades n. ° 2: pressió parcial

Suposem que tenim un vaixell amb gasos. Serà una barreja. El sistema està en estat d' equilibri tèrmic, i els gasos no reaccionen entre si. Aquí, N denotarà el nombre total de molècules. N1, N2, etc., Respectivament, el nombre de molècules en cadascun dels components de la barreja disponible. Prenem la fórmula de pressió p = nkT = NkT / V. Es pot obrir per a un cas concret. Per a una barreja de dos components, la fórmula pren la forma: p = (N1 + N2) kT / V. Però resulta que la pressió total es resumirà a partir de les pressions parcials de cada barreja. Per tant, tindrà la forma p1 + p2 i així successivament. Això suposarà pressions parcials.

Per a què serveix?

La fórmula obtinguda ens indica que la pressió del sistema està al costat de cada grup de molècules. Per cert, no depèn dels altres. Això va ser utilitzat per Dalton en la formulació d'una llei, nomenada després d'ell en el seu honor: en una barreja on els gasos no reaccionen químicament entre si, la pressió total serà igual a la suma de les pressions parcials.