ИДЕАЛЕН ГАЗ

Топлинни явления:

термодинамика; молекулната физика.

Молекулна физика ↔ молекулно-кинетичната теория за строежа на веществата. Основни положения:– Вещества → прекъснат (дискретен) строеж → малки, неделими в химично отношение частици → атоми. Съединения на атоми → молекули. Молекули → прости – от еднакви атоми, и сложни → от два или повече различни атома.– Атомите и молекулите → състояние на непрекъснато хаотично движение → топлинно.– Между отделните молекули на дадено вещество ← сили на привличане и отблъскване → междумолекулни сили → електромагнитен произход.

Статистическа физика и термодинамика

Области от физиката, в които се изследват макроскопичнипроцеси, свързани с голям брой структурни елементи - молекулии атоми, които изграждат телата.

Движенията на структурните елементи се подчиняват напринципите на класическата механика, но свойствата на телата немогат да се обяснят с методите на механиката, защото са голямброй.

състояние

параметри

T, m, V, p, …

функции на състоянието

равновесно състояние

уравнение на състоянието

процес

равновесен/ неравновесен процес

кръгов процес

изо-процес

неравновесно състояние

изотермичен

изобарен

изохорен

( ),...,, TVpFF =

( ) 0,, =TVpf

V

P

ТД състояние

Кръгов процес

P

V

ТД процес

P

T

Газообразно агрегатно състояние – характеризира се с:

огромни междумолекулни разстояния;

нищожни междумолекулни сили на привличане и отблъскване;

най-високи скорости на движение на частиците;

Течно агрегатно състояние – характеризира се с:

Няма собствена форма, но има обем;

Частиците са разположени в слоеве с по-малки междумолекулни разстояния от газовете;

По-големи сили на привличане и отблъскване от газовете;

Скоростта на частиците е малка, като могат да извършват самостоятелно движение в рамките на 1,2 слоя;

Твърдо агрегатно състояние – характеризира се с:

Най-малко междумолекулно разстояние;

Най-големи междумолекулни сили на привличане и отблъскване;

Частиците не извършват самостоятелно движение, а само трептят около равновесното си положение;

Уравнение на състоянието:

( ) 0,, =TVpf

Като макроскопичен параметър налягането най-общо може да се определи като нормалната сила, действаща върху единица площ:

SFp n= [N/m2] → паскал [Pa].

Обемът V на една термодинамична система е геометричният обем на пространството, което се заема от системата.

Изотермичен процес, Т = const

constpV =

Закон на Бойл-МариотПри постоянна температура

налягането на газа се изменя обратнопропорционално на обема му.

Изобарен процес, p = const

( )tVV α+= 10

Закон на Гей и Люсак:

При неизменно налягане обемът на газа се изменя линейно с температурата.

- температурен коефициент на обемно разширение1deg

15.2731 −=α

Изохорен процес, V = const

( )tpp β+= 10

Закон на Шарл:

При неизменен обем налягането на газа се изменя

линейно с температурата.

1deg15.273

1 −=β - температурен коефициент на налягането

Изобарен процес Изохорен процес

( )tpp β+= 10( )tVV α+= 10

11273 15

deg.

α β −≅ =

t оC

V

tо 0

Vо

t оC

p

tо 0

pо

ТД диаграми

Абсолютна температура. Келвинова температурна скала.

C152731 о0 .t −=

α−=

K.tttT 152730 +=−=

1 Келвин = 1 оС

Т = 0 KАбсолютна

температурна нула.

00 TT

pp=

00 TT

VV

=

Закони на Гей-Люсак и Шарл:

Уравнение на състоянието на идеален газ:

1 2→2 3→

V

p

1

(V0,p0,T0)

2(V1,p0,T1)

3(V,p,T)

CconstTpV

TVp

===0

00

)./(314.80

00 KmolJRTVp

==

За 1 mol идеален газ:RTpV =µ

R - универсална газова константа

Уравнение на Клапейрон-Менделеев

0

101 T

TVV =

pVVp =10изотермен процес

изобарен процес

Състоянието на идеалния газ се описва чрез следнитепараметри на състоянието: налягане p, обем V и температура T.При определено количество газ:

RTpV ν=

Уравнение на Клапейрон-МенделеевR – универсална газова константа; R = 8,31 J mol-1 K-1 ;ν - брой на моловете.

Закон на Авогадро: • При дадени температура и налягане равни обеми газ съдържат равен

брой молекули;• Моларният обем не зависи от вида на газа.νµ /VV =