Газы

Газы
Давление
Микроскопические параметры газа :
- Давление
- Объем
- Температура
Волейбольная камера при накачивании
раздувается во все стороны
Газа можно описать с позиции трех
положений МКТ :
1. Газ, как и любое вещество, состоит из
молекул.
2. Молекулы хаотично и беспрерывно
движутся.
3. Молекулы взаимодействуют между
собой.
Давление газа можно рассчитать,
если ввести некоторые упрощения:
1.Если представить молекулы в виде
маленьких шариков, то процесс удара
будет описываться законами механики,
в частности, 2 законом Ньютона:
F  ma
2. Если представить газ в виде
идеального.
Если молекулы не взаимодействуют
между собой на расстоянии,
соответственно, потенциальная энергия
взаимодействия равна нулю - такой газ
называется идеальным.
3. Молекулы газа движутся с разными
скоростями. Усредним скорости движения
и будем считать их одинаковыми.
4. Пусть удары молекул о стенки сосуда –
абсолютно упругие.
Изменение скорости каждой молекула
при ударе равно 2V
Концентрацией называется физическая
величина, измеряемая отношением
числа частиц к объему, в котором они
находятся.
N
n
V
Давление определяется ударами
молекул. Следовательно, зависит от
массы молекулы, ее скорости движения и
от концентрации:
p  m0 nv
Уравнение связывает макропараметры
газа – его давление и объем с
микропараметрами – массой молекул и
их скоростью, или энергией.
2
p  nE
3
Давление идеального газа на
стенки
сосуда прямо пропорционально
концентрации молекул в сосуде и
их
средней квадратической энергии.
Применение воздуха под
давлением
Используется в отбойных молотках,
компрессорах, кессонах, вентиляторах.
Температура
В ванную с тающим льдом поместим
разные по объему сосуды,
заполненными различными газами при
разных давлениях так, чтобы число
молекул в сосудах также было
различным
При тепловом равновесии средние
кинетические энергии молекул всех газов
одинаковые, следовательно, и
температура будет являться мерой
средней кинетической энергии.
3 pV

E
2 N
Чем же измеряется температура и какова
единица ее размерности?
Прибор для измерения температуры
называется – термометр, а измеряется
в градусах Цельсия.
3
1 C  k Дж,
2
23
k  1,38  10Дж/град
где
k- постоянная Больцмана
0
Средняя кинетическая энергия
хаотичного поступательного движения
молекул одноатомного идеального газа
прямо пропорциональна его
температуре.
3
E  kT
2
Соотношение между температурными
шкалами Цельсия и Кельвина:
t  T  273,15
Газовые законы
Макроскопические параметры газа
взаимосвязаны.
Зависимость между давлением газа,
концентрацией молекул и абсолютной
температурой:
p  nkT
Уравнением Менделеева –
Клапейрона
pV 
m

RT
Величина, называемая универсальной
газовой постоянной
R  8,31 Äæ
Ê  ìîëü
Изотермический процесс.
Если T  const , то pV  const
,
p1 V1

p 2 V2
Линия на графике
называется
изотермой
Изохорический процесс.
Если V  const , то
p
 const,
T
p1 T1

p 2 T2
Линия на графике
называется
изохорой
Изобарный процесс.
Если p  const, то
V
 const,
T
V1 T1

V2 T2
Линия на графике
называется
изобарой
Применение
Зависимость давления газа и его объема
от температуры используется в
газовых термометрах.
В медицине, для тренировки лётчиков и
космонавтов, используются барокамеры.
Доильная установка на крупной ферме
работает за счет разряжения,
создаваемого вакуумным насосом.