Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
1 слайд
Лекции по физике. Молекулярная физика и основы термодинамики
Основные газовые законы. Идеальный газ. Кинетическая теория газов
2 слайд
2
Основные газовые законы
Закон Дальтона:
Закон Бойля-Мариотта: PV=const при t0=const
Закон Шарля: P/T=const при V=const
Закон Гей-Люссака: V/T=const при P=const
Закон Авогадро: одинаковые количества газов при одинаковых температуре и давлении занимают одинаковый объём
3 слайд
3
Основные газовые законы
Законы Шарля и Гей-Люссака имеют такой простой вид если температура измеряется по абсолютной шкале
Первоначально эти законы были сформулированы для температуры, измеренной в некоторой практической шкале. В этом случае они имеют более сложный вид:
P=P0[1+(t-t0)]
V=V0[1+(t-t0)]
при чём коэффициенты и оказались равными и не зависящими от рода газа
4 слайд
4
Основные газовые законы
Процессы, описываемые уравнениями
2-4 называются изопроцессами:
Изотермическим
Изохорным
Изобарным
5 слайд
5
Изотермический процесс
t3
t2
t1
t1<t2<t3
P
V
изотермы
6 слайд
6
Изотермический процесс
7 слайд
7
Изохорный процесс
V1
V2
V3
P
t0
V1>V2>V3
изохоры
8 слайд
8
Изохорный процесс
9 слайд
9
Изобарный процесс
P1
P2
P3
V
t0
P1>P2>P3
изобары
10 слайд
10
Изобарный процесс
11 слайд
11
Основные газовые законы
Если измерять температуру по шкале Цельсия, то оказывается, что точка пересечения изохорного и изобарного процессов с осью температур имеет координату t=-373,15 0С. Это значит, что ==1/273,15 1/0С
12 слайд
12
Основные газовые законы
Если ввести новую шкалу температур, такую, что Т=t+273,15, то уравнения примут более простой вид:
P/T=const
V/T=const
Определённая таким образом температура называется абсолютной температурой
13 слайд
13
Основные газовые законы
Рассмотрим переход из состояния 1 в 2 через а на графике P-V:
Для 1а: P1/T1=const=Pa/Ta=Pa/T2 ()
Для а2: PaVa=PaV1=P2V2 Pa=P2V2/V1
Исключив Ра из (), получим: P1/T1=(P2V2)/(T2V1) или:
PV/T=const
т.о. мы пришли к уравнению состояния идеального газа
1
2
а
P
V
изохора
изотерма
14 слайд
14
Основные газовые законы
Из закона Авогадро следует, что величина соотношения (PV)/T не зависит от вида газа, значит мы можем записать, что для одного моля любого газа (PV)/T=R, где R – универсальная газовая постоянная, называемая постоянной Авогадро
R=8,31 Дж/(градмоль)
Из закона Дальтона следует, что при постоянных V и Т, Р является линейной функцией количества вещества
15 слайд
15
Основные газовые законы
Т.о., мы пришли к уравнению Клапейрона-Менделеева:
PV=RT
или
PV=(m/)RT
16 слайд
16
Основные газовые законы
Идеальный газ
Идеальным называется такой газ, который подчиняется закону Клапейрона-Менделеева
Поведение реальных газов приближается к поведению идеального газа в пределе низких давлений и высоких температур
Размеры молекул идеального газа малы по сравнению с межмолекулярным расстоянием, а энергией взаимодействия молекул можно пренебречь
17 слайд
17
Кинетическая теория газов
Оценка размеров молекул
Средний размер молекул <d>=(V/N)1/3, где V – объём, а N – количество молекул
Для воды: =1г/см3, =18 г/моль V=18 см3. <d>=(V/NA)1/3=(18/61023)1/3310-8 см=
=310-10 м
18 слайд
18
Кинетическая теория газов
Оценка расстояния между молекулами в газе
<>=(V/NA)1/3, при комнатной температуре и атмосферном давлении 1 моль газа занимает объём 22 400 см3
<>=(22400/61023)1/33,310-7 см
Т.о. <> на порядок больше, чем <d>, соответственно, объём на три порядка больше
19 слайд
19
Кинетическая теория газов
Оценка средней длины свободного пробега молекул в газах
<>(<>/<d>)2
При нормальном давлении 10-5 см, то есть на два порядка больше <>
20 слайд
20
Кинетическая теория газов
Задача МКТ заключается в установлении взаимосвязи между макроскопическими параметрами ТД системы (P, T и др.) и её микроскопическими характеристиками (, , <v>, <d>, <>)
21 слайд
21
Вывод основного уравнения МКТ
Рассмотрим цилиндр с площадью основания S=1, опирающийся на стенку сосуда
Примем следующую модель
Частицы разделены на три равные группы, каждая из которых движется вдоль одной из координатных осей
Частицы не взаимодействуют между собой
При ударе частицы о стенку, на неё действует сила <f>i такая, что:
<f>i=pix2 pix()
22 слайд
22
Вывод основного уравнения МКТ
Число ударов о стенку:
zi=Snivixt
Заменим в () <f>i на <<f>> так, что <f>i=<<f>> t
Тогда, полная сила, действующая на стенку со стороны молекул, имеющих скорость vix:
Fix=zi2 pix/t=Snivix pix
23 слайд
23
Вывод основного уравнения МКТ
P=Fi/S=nivix pix=n<vx px>=1/3n
<vp>=(2/3)n<Ek>
Таким образом мы получили основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов:
Р=(2/3)n<Ek>
24 слайд
24
Оценка скорости молекул
Р=(2/3)n<Ek>=(2/3)nm<v2>/2=
=Nm<v2>/(3V)=M<v2>/(3V)
<v2>=3PV/M=3P/
25 слайд
25
Оценка скорости молекул
Для молекул водорода Н2 =210-3 кг/моль,
при комнатной температуре:
<v>1800 м/с
для молекул О2 =210-3 кг/моль, при комнатной температуре:
<v>500 м/с
26 слайд
26
Кинетическая теория газов
Сравнивая уравнение Клапейрона-Менделеева:
P=RT/V, где /V=n/Na
с основным уравнением молекулярно-кинетической теории газов:
Р=(2/3)n<Ek>
мы можем заключить что:
RT/NA=(2/3)<Ek>
27 слайд
27
Кинетическая теория газов
Окончательно получаем:
<Ek>=(3/2)kT
где k – постоянная Больцмана
k=1,3810-23 Дж/град
k=R/NA
Т.о. мы выяснили молекулярно-кинетический смысл температуры – она пропорциональна средней кинетической энергии молекулы
28 слайд
28
Кинетическая теория газов
Из Р=(2/3)n<Ek>
и <Ek>=(3/2)kT
следует что:
P=nkT
29 слайд
29
Конец лекции
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
6 663 990 материалов в базе
Настоящий материал опубликован пользователем Андреева Ирина Геннадьевна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Удалить материал
Ваша скидка на курсы
40%
Курс профессиональной переподготовки
500/1000 ч.
Курс профессиональной переподготовки
600 ч.
Курс повышения квалификации
72/180 ч.
Курс профессиональной переподготовки
300/600 ч.
Мини-курс
5 ч.
Мини-курс
2 ч.
Мини-курс
4 ч.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.