Reflectați produsul m
Care este viteza medie pătrată a moleculelor de gaze, dacă are o masă de 8 kg, ocupă un volum de 10 m la o presiune de 250 kPa?
V? SI Luați în considerare concentrația n
m = 8 kg. n = Prin urmare,
V = 10 m 2,5 * 10 Pa Exprimăm V din această ecuație
1. Înmulțiți prima și cea dreaptă cu 3V
2. Împărțiți prima și a doua parte cu m
2. Luați rădăcina patratică a primei și a celei de-a doua părți.
Găsiți concentrația de molecule de oxigen dacă presiunea este de 0,3 Pa, iar viteza medie pătrată a moleculelor este de 900
Exprimăm n din ecuația (1)
Nu cunoaștem masa moleculei m-molecule
Na = 6,02 * 10 oxigen. Pentru asta folosim
masa de vopsea a oxigenului
Găsiți energia cinetică medie a moleculei unui gaz monatomic la o presiune de 30 Kp. Concentrația moleculelor de gaz la această presiune este de 5 * 10.
3. Temperatura. Energia mișcării termice a moleculelor.
3.1. Concepte și modele de bază.
Valorile care caracterizează starea corpurilor macroscopice fără a lua în considerare structura moleculară a corpurilor (V, p, t) se numesc parametri macroscopici.
Echilibrul termic este o stare în care toți parametrii macroscopici rămân invariabili pentru un timp arbitrar de lungă durată.
Temperatura caracterizează starea echilibrului termic al sistemului de corpuri: toate corpurile sistemului care sunt în echilibru termic unul cu altul au aceeași temperatură.
Temperatura limită la care presiunea gazului ideal dispare pentru un volum fix sau volumul unui gaz ideal tinde la zero la o presiune constantă se numește temperatura zero.
Constanta Boltzmann corelează temperatura 0 în unitățile energetice cu temperatura T în Kelvin.
Un singur Kelvin și un grad de grade Celsius coincid. Prin urmare, orice valoare a temperaturii absolute T va fi cu 273 grade peste temperatura corespunzătoare t în Celsius.
Energia cinetică medie a mișcării haotice de translație a moleculelor de gaz este proporțională cu temperatura absolută.
3.2. Rezolvarea problemelor.
Determina energia cinetică a moleculei unui gaz monatomic și concentrația moleculelor la o temperatură de 37 s și o presiune de 1,2 MPa.
P = 1,2 MPa. 1,2 * 10 T = 37 s + 273 K = 310 K
Găsiți temperatura hidrogenului și viteza medie pătrată a moleculelor sale la o presiune de 150 kPa și o concentrație de 1,5 * 10 molecule
P = 150 KPa P = nCT (1)
N = 1.5 * 10 Exprimăm T din Ecuația (1)
K = 1,38 * 10 1,5 * 10 Pa T =
V = (2) Masa moleculei de hidrogen nu este cunoscută. Găsim folosirea masei moleculare de hidrogen.
Înlocuim expresia (3) în
La ce temperatură viteza medie patrată a moleculelor este egală cu 700?
K = 1.38 * 10 Exprimăm din ecuația (1) pas cu pas
Na = 6,02 * 10 1. Să bătut ambele părți
2. Înmulțiți ambele fețe cu m
3. împărțiți ambele părți în 3K
Deci, T =, dar nu stim m-masa unei molecule de oxigen. Găsiți-o, cunoscând masa moleculară a oxigenului:
Înlocuim (3) în (2), obținem:
Viteza medie pătrată a moleculelor de gaz la o temperatură de 110 s este de 600. Determinați masa moleculei.
t = 110 s T = 110 s + 273 K = 383 K
K = 1.38 * 10 Exprimăm m din această ecuație.
1. Ridicăm laturile din stânga și din dreapta
2. Înmulțiți ambele părți cu m V
3. Împărțim ambele părți prin V m
4. Ecuația de stare a unui gaz ideal. Legislația privind gazele.
4.1. Concepte și modele de bază.
Chiar și filozofii antichității au presupus că căldura este un fel de mișcare internă. Dar numai în teoria moleculare-cinetică din secolul al XVIII-lea (MKT) a început să se dezvolte. Scopul MKT este să explice proprietățile corpurilor macroscopice și procesele termice care au loc în ele, pe baza noțiunii că toate corpurile constau din particule individuale, aleatorii în mișcare. În centrul structurii MKT a materiei sunt trei afirmații:
- materia constă din particule;
- aceste particule se mișcă aleatoriu;
- particulele interacționează între ele.
O explicație calitativă a proprietăților de bază ale gazelor bazate pe MKT nu este deosebit de dificilă. Cu toate acestea, teoria care stabilește relațiile cantitative între cantitățile măsurate și proprietățile moleculelor, numărul lor și viteza lor este foarte complicată. În locul unui gaz real, între moleculele în care acționează forțe complexe de interacțiune, vom lua în considerare modelul său fizic. Acest model se numește gaz ideal.
Gazul ideal este un gaz, o interacțiune între molecule fiind neglijabil mică și moleculele nu ocupă volumul.
Pentru a descrie procesele în gaze și în alte corpuri macroscopice, nu este necesar să se întoarcă mereu la MKT. Valorile care caracterizează starea corpurilor macroscopice fără a ține seama de structura moleculară a corpurilor se numesc parametri macroscopici. Acesta este volumul, presiunea și temperatura. Ecuația care leagă toți cei trei parametri macroscopici se numește ecuația de stare a unui gaz ideal. Are încă un nume - ecuația lui Mendeleev-Clapeyron. Obțineți-l:
Se poate observa că această ecuație este obținută pentru un gaz de orice masă. Pentru un gaz de masă constantă, această dependență poate fi reprezentată în următoarea formă:
Această ecuație se numește ecuația Clapeyron. După cum se poate observa, ecuația Clapeyron este un caz particular al ecuației de stare a unui gaz ideal.
Folosind ecuația de stare a unui gaz ideal, este posibil să se investigheze procesele în care masa gazului și unul dintre cei trei parametri macroscopici rămân neschimbați. Relațiile cantitative dintre doi parametri pentru o valoare fixă a celui de-al treilea parametru se numesc legi privind gazele. Procesele care au loc cu aceeași valoare a unuia dintre parametri, numit proces.
PROCESUL ISOTERMIC - procesul de schimbare a stării unui sistem termodinamic (gaz) al corpurilor macroscopice la o temperatură constantă se numește izotermă.
În cazurile frecvente ale acestui fenomen, când masa gazelor nu se schimbă, se obține o lege privind gazele, care poartă denumirea Actului Boyle-Mariott. Pentru gazul cu o anumită masă, produsul presiunii gazului pe volumul său este constant, dacă temperatura gazului nu se schimbă. Notatia matematica a legii arata astfel:
Dependența parametrilor macroscopici în diferite axe este următoarea:
Nu este dificil să se determine dacă izocierul în axele P, T având un unghi de înclinare mai mic față de axa de temperatură corespunde unui volum mai mare.
4.2. Rezolvarea problemelor
Numărul din spate 1 Ce cantitate de substanță este conținută în gaz, dacă la o presiune de 200kPa și o temperatură de 240K, volumul său este de 40 de litri?
-? SI Folosim ecuația de stare a unui gaz ideal,
P = 200 kPa, deoarece problema în cauză este starea gazului.
V = 40L Cunoscând că cantitatea de substanță este determinată,
înlocuim în formula originală :, exprimăm și obținem:
Înapoi nr. 2 Gazul la o presiune de 0,2 MPa și o temperatură de 150 ° C are un volum de 5 litri. Care este volumul acestei mase de gaz în condiții normale?
SI Pentru soluție folosim ecuația Clapeyron,
deoarece în problema vorbim de schimbarea macroparameterelor
P = 0,2 Mpa fără a schimba masa gazului.
densitatea cărămizilor, înălțimea zidăriei
Exprimăm înălțimea h, obținem:
Energia interna a unui corp macroscopic este suma energiei cinetice a mișcării aleatoare de molecule (sau atomi), în raport cu centrul și energiile potențiale ale interacțiunii dintre toate moleculele unul cu celălalt (dar nu și cu alte organisme de molecule).
Energia internă a unui gaz ideal este direct proporțională cu temperatura absolută.
Nu depinde de volum și de alți parametri macroscopici ai sistemului. Schimbarea energiei interne a unei mase date a unui gaz ideal are loc numai cu o schimbare a temperaturii sale:
Lucrarea cu gaz este: A '= F' h = pS (h) = p (Sh)
Această lucrare poate fi exprimată printr-o schimbare a volumului de gaz. Volumul inițial V = Sh și V final, deci A '= p (V -V) = p V, unde este schimbarea volumului gazului.
La extindere, gazul efectuează lucrări pozitive, deoarece direcția de forță și direcția de deplasare a pistonului coincid. În timpul expansiunii, gazul transferă energie către corpurile din jur.
Lucrarea A, realizată de organisme externe asupra gazului, se detașează de activitatea gazului A 'numai printr-un semn; A = A ', deoarece forța F care acționează asupra gazului este îndreptată împotriva forței F', iar deplasarea pistonului rămâne aceeași. Prin urmare, forța forțelor externe care acționează asupra gazului este egală cu:
Procesul de transfer al energiei de la un corp la altul fără a efectua o muncă se numește schimb de căldură sau transfer de căldură.
Măsura cantitativă a măsurării energiei interne în timpul schimbului de căldură se numește cantitatea de căldură.
Căldura specifică este cantitatea de căldură care primește sau dă 1 kg de materie atunci când temperatura se modifică cu 1 K.
Cantitatea de căldură necesară pentru a converti 1 kg de lichid în vapori la o temperatură constantă se numește căldura specifică de vaporizare.
Cantitatea de căldură necesară pentru a converti 1 kg de material cristalin la punctul de topire într-un lichid de aceeași temperatură se numește topire specifică.
Legea conservării energiei
Energia în natură nu provine din nimic și nu dispare; cantitatea de energie este invariabilă, merge doar de la o formă la alta.
Modificarea energiei interne a unui sistem atunci când trece de la o stare la alta este egală cu suma muncii forțelor externe și cantitatea de căldură transferată în sistem:
Cantitatea de căldură transferată în sistem este de a-și schimba energia internă și de a face sistemul să funcționeze pe corpuri externe.
Este imposibilă traducerea căldurii dintr-un sistem mai rece într-unul mai amar, în absența altor modificări simultane în ambele sisteme sau în corpurile înconjurătoare.
Conform legii conservării energiei, activitatea făcută de motor este:
Unde Q este cantitatea de căldură primită de la încălzitor și Q este cantitatea de căldură dată frigiderului.
Coeficientul de eficiență al unui motor termic este raportul dintre activitatea A 'efectuată de motor și cantitatea de căldură primită de la încălzitor:
Deoarece toate motoarele au o anumită cantitate de căldură transferată la frigider, <1.
Carnot a venit cu un motor ideal pentru căldură cu un gaz ideal ca fluid de lucru. El a primit următoarea valoare pentru eficiența acestei mașini:
Într-adevăr, valoarea de eficiență datorată diferitelor tipuri de pierderi de energie este aproximativ egală cu 40%. Eficiența maximă este de aproximativ 44% - există motoare Diesel.
7.1. Rezolvarea problemelor
Înapoi №1 Gloantele de plumb au o viteză de 200 m / s și cad în arborele de lut. Cât de multe grade se va încălzi glonțul dacă 78% din energia cinetică a glonțului a devenit internă?
Deci, o parte din energia cinetică a trecut în interiorul, prin urmare, glonțul a fost încălzit. așa
, masa poate fi redusă
Înapoi nr. 2 Temperatura încălzitorului pentru motorul termic ideal este de 1170C, iar frigiderul este de 270C. Cantitatea de căldură primită de mașină de la încălzitor în 1 secundă este de 60 kJ. Calculați eficiența mașinii, cantitatea de căldură dată frigiderului în 1 secunde și puterea mașinii.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: