Уравнение клаузиуса основное уравнение мкт газов

Уравнение клаузиуса основное уравнение мкт газов

Идеальный газ — это просто!

Идеальный газ

Идеальный газ — это физическая модель газа, взаимодействие между молекулами которого пренебрежительно мало.
Понятие «идеальный газ» вводится для математического описания поведения газов.
Реальные разреженные газы ведут себя как идеальный газ!

Свойства идеального газа:
— взаимодействие между молекулами пренебрежительно мало
— расстояние между молекулами много больше размеров молекул
— молекулы — это упругие шары
— отталкивание молекул возможно только при соударении
— движение молекул — по законам Ньютона
— давление газа на стенки сосуда — за счет ударов молекул газа

Скорость молекул газа

В теории газов скорость молекул принято определять через среднее значение квадрата скорости молекул.
Хотя скорости различных молекул сильно отличаются друг от друга, но среднее значение квадрата скорости молекул есть величина постоянная.

Формула для расчета среднего значения квадрата скорости молекул газа:

где
n — число молекул в газе
v — модули скоростей отдельных молекул в газе

В теории газов часто используется понятие кинетической энергии молекул.
Используя среднее значение квадрата скорости молекул, получаем формулу для определения средней кинетической энергии молекул:

Основное уравнение МКТ газа

Основное уравнение МКТ связывает микропараметры частиц (массу молекулы, среднюю кинетическую энергию молекул, средний квадрат скорости молекул) с макропараметрами газа (р — давление, V — объем, Т — температура).

Давление газа на стенки сосуда пропорционально произведению концентрации молекул на среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекулы.

Ниже приведены различные выражения для основного уравнения МКТ:

где
р — давление газа на стенки сосуда(Па)
n — концентрация молекул, т.е. число молекул в единице объема ( 1/м 3 )
— масса молекулы (кг)
— средний квадрат скорости молекул (м 2 /с 2 )
ρ — плотность газа (кг/м 3 )
— средняя кинетическая энергия молекул (Дж)

Давление идеального газа на стенки сосуда зависит от концентрации молекул и пропорционально средней кинетической энергии молекул.

Дополнительные расчетные формулы по теме

Формула для расчета концентрации молекул:

где
N — число молекул газа
V — объем газа (м 3 )

Формула для расчета плотности газа:

где
m_o — масса молекулы (кг)
n — концентрация молекул (1/м 3 )

Молекулярная физика. Термодинамика — Класс!ная физика

Фізика – легко!

Вивчаємо фізику та не тільки

Основное уравнение МКТ

Идеальный газ – это теоретическая модель газа, в котором размерами и взаимодействием частиц на расстоянии можно пренебречь. Единственное их взаимодействие – упругие столкновения.

В реальном газе присутствует взаимодействие молекул, а также молекулы имеют определённый собственный объём, которым нельзя пренебречь.

При достаточно низком давлении и высокой температуре реальный газ с достаточной степенью точности подчиняется законам идеального газа.

Основное уравнение МКТ (уравнение Клаузиуса)

устанавливает связь между макропараметром термодинамической системы – давлением идеального газа и характеристиками его микроскопического состояния: концентрацией, массой и скоростью молекул.

где 1/3 – множитель, который является следствием трёхмерного пространства; – средний квадрат скорости молекул газа; m₀ – масса одной молекулы; – средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул; n – концентрация молекул , где N – общее число молекул в ёмкости, V – объём ёмкости.

Температура

Температура – скалярная физическая величина, которая характеризует состояние теплового равновесия макроскопической системы.

Если два тела имеют разную температуру, то тепло передается от более нагретого тела к менее нагретому до полного выравнивания температур. Если два тела имеют одинаковую температуру, между ними не происходит теплообмен.

В молекулярно-кинетической теории температура – это мера средней кинетической энергии движения молекул, из которых состоит система.

Основное уравнение МКТ, которое выражает зависимость давления газа (р) от концентрации молекул (n) и температуры(Т):

р = n k Т

то есть при одинаковых давлениях и температурах концентрация молекул во всех газах одинаковая.

k = 1,38·10 -23 Дж/К – постоянная Больцмана (связывает температуру в энергетических единицах с температурой в Кельвинах).

Из формулы следует закон Авогадро:

в равных объёмах газов при одинаковых температурах и давлениях содержится одинаковое количество молекул.

Измерение температуры основано на зависимости какой-либо физической величины от температуры. Эта зависимость и используется в температурной шкале термометра – прибора, служащего для измерения температуры.

Температура измеряется жидкостными или газовыми термометрами, которые проградуированы соответствующим образом. Высокие температуры измеряются оптическими термометрами (по спектру излучения) или электрическими (полупроводниковые термисторы, термопары).

Самыми распространёнными температурными шкалами являются шкалы Цельсия, Кельвина и Фаренгейта.

Основными частями любого термометра являются термометрическое тело и шкала.

При измерении температуры следует обратить внимание на то, что:
1. Термометр фиксирует собственную температуру, которая равна температуре тела, которое находится в термодинамическом равновесии.
2. Термометрическое тело не должно быть массивным, потому что иначе температура контактирующего тела может существенно измениться.

В международной шкале температур за ноль принята температура таяния льда при нормальной атмосферном давлении; за 100°С – температура пара кипящей воды при нормальном атмосферном давлении. 1/100 этого интервала – это 1°С (Цельсия).

В термодинамической шкале температур за ноль принята температура, при которой прекратилось бы тепловое движение частиц, из которых состоит тело. Эта температура называется абсолютным нулём температур Т = 0К = –273,15°С (1К = 1°С).

Формула связи термодинамической температуры (Т) и температуры по международной шкале температур:

Т = (273, 15 + t) К t = (Т – 273,15)ºС

Из формул для одноатомных молекул

То есть температура прямо пропорциональна средней кинетической энергии поступательного движения молекул.

Залишити відповідь Скасувати відповідь

Щоб відправити коментар вам необхідно авторизуватись.

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории (Ерюткин Е.С.)

Этот видеоурок доступен по абонементу

У вас уже есть абонемент? Войти

Как уже было сказано ранее, начиная с этого урока, мы приступаем к изучению только газов. На прошлом уроке мы дали представление о способах количественного описания некой порции вещества. Сейчас же мы начнём описывать газ со стороны его качественных характеристик (микро- и макропараметров). Мы сформулируем понятие об идеальном газе, опишем его параметры и введём соотношение, связывающее эти параметры (основное уравнение МКТ).