48. Газовые законы

реклама
Каждый газ
имеет право…
Газовые законы
𝑚
𝑃𝑉 = 𝑅𝑇
𝑀
Газовые законы — количественные зависимости между
двумя макроскопическими параметрами газа при неизменной
массе и постоянстве третьего параметра.
Изопроцессы — процессы, протекающие при неизменном
значении одного из макроскопических параметров газа.
Изопроцессы
Изотермический
Изобарный
Изохорный
𝑇 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
𝑃 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
𝑉 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
Изотермический процесс
𝑚
𝑃𝑉 = 𝑅𝑇
𝑀
𝑚 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡, 𝑇 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
𝑃𝑉 = 𝜈𝑅𝑇
𝑃𝑉 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
Закон Бойля-Мариотта
𝑃𝑉 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡,
при 𝑇 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
Роберт Бойль
1627 — 1691
Эдм Мариотт
1620 — 1684
Изотермический процесс
𝑃
Изотерма
𝑚 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡, 𝑇 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
𝑃𝑉 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
𝑉
𝑃=
𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
𝑃1 𝑉1 = 𝑃2 𝑉2 = ⋯ = 𝑃𝑛 𝑉𝑛
𝑃1
1
𝑇1
𝑃2
𝑉1
𝑇2 > 𝑇1
𝑇2
2
𝑉2
𝑉
Изобарный процесс
𝑚
𝑃𝑉 = 𝑅𝑇
𝑀
𝑚 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡, 𝑃 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
𝑃𝑉 = 𝜈𝑅𝑇
𝑉 𝜈𝑅
=
𝑇
𝑃
𝑉
= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
𝑇
Закон Гей-Люссака
𝑉
= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡,
𝑇
при 𝑃 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
Жозеф Гей-Люссак
1778 — 1850
Изобарный процесс
𝑉
𝑚 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡, 𝑃 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
Изобара
𝑃2 > 𝑃1
𝑉
= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
𝑇
𝑉 = 𝑇 × 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
𝑉2
𝑉1 𝑉2
𝑉𝑛
=
=⋯=
𝑇1 𝑇2
𝑇𝑛
𝑉1
𝑃1
2
𝑃2
1
𝑇1
𝑇2
𝑇
Изохорный процесс
𝑚
𝑃𝑉 = 𝑅𝑇
𝑀
𝑚 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡, 𝑉 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
𝑃𝑉 = 𝜈𝑅𝑇
𝑃 𝜈𝑅
=
𝑇
𝑉
𝑃
= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
𝑇
Закон Шарля
𝑃
= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡,
𝑇
при 𝑉 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
Жак Шарль
1746 — 1823
Изохорный процесс
𝑃
𝑚 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡, 𝑉 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
Изохора
𝑉2 > 𝑉1
𝑃
= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
𝑇
𝑃 = 𝑇 × 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
𝑃2
𝑃1 𝑃2
𝑃𝑛
=
=⋯=
𝑇1 𝑇2
𝑇𝑛
𝑃1
𝑉1
2
𝑉2
1
𝑇1
𝑇2
𝑇
𝑃𝑉 = 𝜈𝑅𝑇
𝑉 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
МПа
Манометр
Закон Бойля-Мариотта (изотермический процесс)
1662 год
𝑃𝑉 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡,
при 𝑇 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
1676 год
Роберт Бойль
1627 — 1691
Эдм Мариотт
1620 — 1684
Закон Шарля (изохорный процесс)
1787 год
𝑃
= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡,
𝑇
при 𝑉 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
Жак Шарль
1746 — 1823
Закон Гей-Люссака (изобарный процесс)
1802 год
𝑉
= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡,
𝑇
при 𝑃 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
Жозеф Гей-Люссак
1778 — 1850
Уравнение Клапейрона
1834 год
𝑃𝑉
= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡,
𝑇
при 𝑚 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
Бенуа Клапейрон
1799 — 1864
Уравнение Менделеева-Клапейрона
1874 год
𝑚
𝑃𝑉 = 𝑅𝑇
𝑀
Дмитрий Менделеев
1834 — 1907
Газ изотермически расширяется от объёма, равного 1 лл до объёма,
равного33 лл. Если начальное давление газа было равно360
360 кПа
кПа, то
каким станет его давление, когда газ закончит расширяться?
Дано:
𝑇 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
𝑉0 = 1 л
𝑉 =3л
𝑃0 = 360 кПа
𝑃−?
𝑃𝑉 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
𝑃0 𝑉0 = 𝑃𝑉
1л
𝑉0
𝑃 = 𝑃0
𝑉
1
𝑃 = 360 × = 120 кПа
3
3л
Воздушный шарик, изначально находящийся в комнате при
температуре 𝟐𝟕 ℃, выносят на мороз. Если температура воздуха на
улице равна −𝟐𝟑 ℃, то во сколько раз уменьшится объём шарика?
Считать, что давление не изменилось, и шарик не пропускает воздух.
Воздушный шарик, изначально находящийся в комнате при
температуре 27
𝟐𝟕 ℃
℃, выносят на мороз. Если температура воздуха на
−23 ℃,
℃ то во сколько раз уменьшится объём шарика?
улице равна −𝟐𝟑
Считать, что давление не изменилось, и шарик не пропускает воздух.
Дано:
𝑇0 = 27 ℃
𝑇 = −23 ℃
𝑃 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
𝑚 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
𝑉0
−?
𝑉
СИ
300 К
250 К
𝑉
= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
𝑇
𝑉0 𝑉 𝑉0 𝑇0
= ⇒
=
𝑇0 𝑇
𝑉
𝑇
𝑉0 𝑇0 300
=
=
= 1,2
𝑉
𝑇 250
На графике показан некий процесс, происходящий с кислородом,
масса которого 20
20 г.г Определите объём газа, соответствующий
указанной на графике точке.
Дано:
𝑚 = 0,02 кг
𝑂2
𝑉−?
𝑃
= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
𝑇
𝑚𝑅𝑇
𝑉=
𝑃𝑀
𝑀 𝑂2
𝑃
𝑉−?
80 кПа
кг
= 0,032
моль
300 К
𝑇
На графике показан некий процесс, происходящий с кислородом,
масса которого 20 г. Определите объём газа, соответствующий
указанной на графике точке.
Дано:
𝑚 = 0,02 кг
𝑂2
𝑚𝑅𝑇
𝑉=
𝑃𝑀
𝑃
𝑉−?
80 кПа
𝑉−?
𝑀 𝑂2
кг
= 0,032
моль
0,02 × 8,31 × 300
𝑉=
= 0,019 м3
80000 × 0,032
300 К
𝑇
Основные выводы
Название
процесса
Постоянный
параметр
Название закона
Математическое
описание закона
Изотермический Температура, Т
Бойля-Мариотта
Изобарный
Давление, Р
Гей-Люссака
𝑉
= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
𝑇
Изохорный
Объём, V
Шарля
𝑃
= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
𝑇
𝑃𝑉 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
Скачать