На главую страницу

Физика → Методика → Экзамены → Ответы на билеты устных экзаменов → 8. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева—Клапейрона). Изопроцессы


8. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева—Клапейрона). Изопроцессы

1. Уравнение состояния. 2. Уравнение Менделеева— Клапейрона. 3. Процессы в газах. 4. Изопроцессы. 5. Графики изопроцессов. 6. Распространенные ошибки.

Состояние данной массы газа полностью определено, если известны его давление, температура и объем. Эти неличины называют параметрами состояния газа. Уравнение, связывающее параметры состояния, называют уравнением состояния.

Для произвольной массы газа состояние газа описывается уравнением Менделеева—Клапейрона:

 pV = mRT/M ,

где p — давление,  V — объем,  m — массa,  M - молярная масса,  R — универсальная газовая постоянная (R = 8,31 Дж/(моль \cdot{} К) ). Физический смысл универсальной газовой постоянной в том, что она показывает, какую работу совершает один моль идеального газа при изобарном расширении при нагревании на 1 К.

Уравнение Менделеева—Клапейрона показывает, что возможно одновременное изменение трех параметров, характеризующих состояние идеального газа. Однако многие процессы в газах, происходящие в природе и осуществляемые в технике, можно рассматривать приближенно как процессы, в которых изменяются лишь два параметра. Особую роль в физике и технике играют три процесса: изотермический, изохорный и изобарный.

Изопроцессом называют процесс, происходящий с данной массой газа при одном постоянном параметре — температуре, давлении или объеме. Из уравнения состояния как частные случаи получаются законы для изопроцессов.

Изотермическим называют процесс, протекаю-щий при постоянной температуре:  T = const . Он описывается законом Бойля—Мариотта: pV = const .

Изохорным называют процесс, протекающий при постоянном объеме:  V = const . Для него справедлив закон Шарля:  p/T = const .

Изобарным называют процесс, протекающий при постоянном давлении. Уравнение этого процесса имеет вид  V/T = const при p = const и называется законом Гей-Люссака. Все изопроцессы можно изобразить графически. На рисунке 11 представлены в различных координатах графики процессов: изотермического (изотерма АВ), изобарного (изобара АС) и изохорного (изохора ВС).

Реальные газы удовлетворяют уравнению состоя ния идеального газа при не слишком высоких давлениях (пока собственный объем молекул пренебрежимо мал по сравнению с объемом сосуда, в котором находится газ) и при не слишком низких температуpax (пока потенциальной энергией межмолекулярного взаимодействия можно пренебречь по сравнению с кинетической энергией теплового движения молекул), т. е. для реального газа это уравнение и его следствия являются хорошим приближением.



Оставить комментарий
Сообщить об ошибке