Ideal gaz, ideal gaz holat tenglamasi, uning harorati va bosimi, hajmi… fizikaning tegishli boʻlimida qoʻllaniladigan parametrlar va taʼriflar roʻyxatini ancha uzoq davom ettirish mumkin. Bugun biz faqat shu mavzuda gaplashamiz.
Molekulyar fizikada nima ko'rib chiqiladi?
Ushbu bo'limda ko'rib chiqilgan asosiy ob'ekt ideal gazdir. Ideal gaz holati tenglamasi normal muhit sharoitlarini hisobga olgan holda olingan va biz bu haqda biroz keyinroq gaplashamiz. Endi bu “muammo”ga uzoqdan yondashamiz.
Aytaylik, bizda qandaydir gaz massasi bor. Uning holatini termodinamik tabiatning uchta parametri yordamida aniqlash mumkin. Bular, albatta, bosim, hajm va haroratdir. Bu holda tizim holatining tenglamasi mos keladigan parametrlar o'rtasidagi munosabatlar formulasi bo'ladi. Bu shunday ko'rinadi: F (p, V, T)=0.
Bu yerda, birinchi marta, biz asta-sekinlik bilan ideal narsaning paydo bo'lishiga yaqinlashmoqdamiz.gaz. Molekulalar orasidagi o'zaro ta'sirlar ahamiyatsiz bo'lgan gaz deb ataladi. Umuman olganda, bu tabiatda mavjud emas. Biroq, har qanday juda kam uchraydigan gaz unga yaqin. Oddiy sharoitlarda bo'lgan azot, kislorod va havo idealdan ozgina farq qiladi. Ideal gazning holat tenglamasini yozish uchun birlashgan gaz qonunidan foydalanishimiz mumkin. Biz olamiz: pV/T=const.
Tegishli tushuncha №1: Avogadro qonuni
U bizga aytishi mumkinki, agar biz mutlaqo istalgan tasodifiy gazning bir xil miqdordagi mollarini olib, ularni bir xil sharoitga, jumladan, harorat va bosimga qo'ysak, gazlar bir xil hajmni egallaydi. Xususan, tajriba normal sharoitda o'tkazildi. Bu shuni anglatadiki, harorat 273,15 Kelvin, bosim bir atmosfera (760 millimetr simob yoki 101325 Paskal) edi. Ushbu parametrlar bilan gaz 22,4 litrga teng hajmni egalladi. Shuning uchun, biz har qanday gazning bir mol uchun raqamli parametrlarning nisbati doimiy qiymat bo'lishini aytishimiz mumkin. Shuning uchun bu raqamni R harfi bilan belgilash va uni universal gaz doimiysi deb atashga qaror qilindi. Shunday qilib, u 8,31 ga teng. Birlik J/molK.
Ideal gaz. Ideal gaz holati tenglamasi va uning manipulyatsiyasi
Keling, formulani qayta yozishga harakat qilaylik. Buning uchun biz uni quyidagi shaklda yozamiz: pV=RT. Keyinchalik, biz oddiy harakatni bajaramiz, tenglamaning ikkala tomonini ixtiyoriy miqdordagi molga ko'paytiramiz. Biz pVu=uRT olamiz. Molyar hajmning mahsuloti va ekanligini hisobga olaylikmateriya miqdori shunchaki hajmdir. Axir, mollar soni bir vaqtning o'zida massa va molyar massaning nisbatiga teng bo'ladi. Mendeleyev-Klapeyron tenglamasi aynan shunday ko'rinadi. Bu ideal gaz qanday tizimni tashkil etishi haqida aniq tasavvur beradi. Ideal gazning holat tenglamasi quyidagi shaklda bo'ladi: pV=mRT/M.
Bosim formulasini chiqaring
Olingan iboralar bilan yana bir qancha manipulyatsiyalar qilaylik. Buning uchun Mendeleyev-Klapeyron tenglamasining o'ng tomoni Avogadro soniga ko'paytiriladi va bo'linadi. Endi biz Avogadro raqami bo'yicha moddaning miqdori mahsulotini diqqat bilan ko'rib chiqamiz. Bu gazdagi molekulalarning umumiy sonidan boshqa narsa emas. Ammo shu bilan birga, universal gaz konstantasining Avogadro soniga nisbati Boltsman doimiysiga teng bo'ladi. Shuning uchun bosim uchun formulalar quyidagicha yozilishi mumkin: p=NkT/V yoki p=nkT. Bu erda n belgisi zarracha konsentratsiyasi.
Ideal gaz jarayonlari
Molekulyar fizikada izoprotsesslar degan narsa bor. Bu tizimda doimiy parametrlardan birida sodir bo'ladigan termodinamik jarayonlardir. Bunday holda, moddaning massasi ham doimiy bo'lib qolishi kerak. Keling, ularni aniqroq ko'rib chiqaylik. Demak, ideal gaz qonunlari.
Bosim doimiy qoladi
Bu Gey-Lyussak qonuni. Bu shunday ko'rinadi: V/T=const. Uni boshqa yo'l bilan qayta yozish mumkin: V=Vo (1 + at). Bu erda a 1/273,15 K^-1 ga teng va "hajmning kengayish koeffitsienti" deb ataladi. Biz haroratni Selsiy bo'yicha ham, ham o'rnini bosa olamizKelvin shkalasi. Ikkinchi holda, V=Voat formulasini olamiz.
Ovoz oʻzgarmaydi
Bu Gey-Lyussakning ikkinchi qonuni, odatda Charlz qonuni deb ataladi. Bu shunday ko'rinadi: p/T=const. Boshqa formula mavjud: p=po (1 + at). Transformatsiyalar oldingi misolga muvofiq amalga oshirilishi mumkin. Ko'rib turganingizdek, ideal gaz qonunlari ba'zan bir-biriga juda o'xshash.
Harorat doimiy qoladi
Agar ideal gazning harorati doimiy boʻlib qolsa, Boyl-Mariott qonunini olishimiz mumkin. Buni quyidagicha yozish mumkin: pV=const.
Tegishli tushuncha №2: Qisman bosim
Aytaylik, bizda gazlar bor idish bor. Bu aralash bo'ladi. Tizim termal muvozanat holatidadir va gazlarning o'zlari bir-biri bilan reaksiyaga kirishmaydi. Bu erda N molekulalarning umumiy sonini bildiradi. N1, N2 va boshqalar, mos ravishda, aralashmaning har bir komponentidagi molekulalar soni. P=nkT=NkT/V bosim formulasini olaylik. Muayyan ish uchun ochilishi mumkin. Ikki komponentli aralashma uchun formula quyidagi shaklni oladi: p=(N1 + N2) kT/V. Ammo keyin ma'lum bo'ladiki, umumiy bosim har bir aralashmaning qisman bosimidan yig'iladi. Shunday qilib, u p1 + p2 kabi ko'rinadi va hokazo. Bu qisman bosimlar bo'ladi.
Bu nima uchun?
Biz olingan formula tizimdagi bosim molekulalarning har bir guruhidan ekanligini ko'rsatadi. Aytgancha, bu bog'liq emasboshqalar. D alton keyinchalik uning nomi bilan atalgan qonunni shakllantirishda bundan foydalandi: gazlar bir-biri bilan kimyoviy reaksiyaga kirishmaydigan aralashmada umumiy bosim qisman bosimlar yigʻindisiga teng boʻladi.
