Cómo calcular la presión del gas de 4 formas. Las principales disposiciones de las TIC y su justificación experimental. ¿Cómo cambiará la presión de un gas ideal?

DEFINICIÓN

Presión en un recipiente con un gas se crea por la colisión de moléculas contra su pared.

Debido al movimiento térmico, las partículas de gas ocasionalmente golpean las paredes del recipiente (Fig. 1a). Con cada impacto, las moléculas actúan sobre la pared del recipiente con cierta fuerza. Sumadas entre sí, las fuerzas de impacto de las partículas individuales forman una cierta fuerza de presión que actúa constantemente sobre la pared del recipiente. Cuando las moléculas de gas chocan con las paredes de un recipiente, interactúan con ellas de acuerdo con las leyes de la mecánica como cuerpos elásticos y transfieren sus impulsos a las paredes del recipiente (Fig. 1, b).

Figura 1. Presión del gas en la pared de un recipiente: a) la aparición de presión debido a los impactos de partículas que se mueven caóticamente en la pared; b) fuerza de presión como resultado del impacto elástico de partículas.

En la práctica, la mayoría de las veces no se trata de gas puro, sino de una mezcla de gases. Por ejemplo, el aire atmosférico es una mezcla de nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono, hidrógeno y otros gases. Cada uno de los gases incluidos en la mezcla contribuye a la presión total que la mezcla de gases ejerce sobre las paredes del recipiente.

Válido para una mezcla de gases. ley de dalton:

la presión de la mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales de cada componente de la mezcla:

DEFINICIÓN

Presión parcial- la presión que ocuparía el gas incluido en la mezcla de gases si por sí solo ocupara un volumen igual al volumen de la mezcla a una temperatura determinada (Fig. 2).

Figura 2. Ley de Dalton para una mezcla de gases.

Desde el punto de vista de la teoría cinética molecular, la ley de Dalton se cumple porque la interacción entre las moléculas de un gas ideal es insignificante. Por tanto, cada gas ejerce presión sobre la pared del recipiente, como si no hubiera otros gases en el recipiente.

Ejemplos de resolución de problemas

EJEMPLO 1

EJEMPLO 2

Ejercicio

Un recipiente cerrado contiene una mezcla de 1 mol de oxígeno y 2 moles de hidrógeno. Compare las presiones parciales de ambos gases (presión de oxígeno) y (presión de hidrógeno):

Respuesta

La presión del gas es causada por los impactos de las moléculas en las paredes del recipiente, no depende del tipo de gas; En condiciones de equilibrio térmico, la temperatura de los gases incluidos en la mezcla de gases, en este caso oxígeno e hidrógeno, es la misma. Esto significa que las presiones parciales de los gases dependen del número de moléculas del gas correspondiente. Un mol de cualquier sustancia contiene

Instrucciones

Encontrar presión ideal gas en presencia de valores de velocidad promedio, masa de una molécula y concentración según la fórmula P=⅓nm0v2, donde n es la concentración (en gramos o moles por litro), m0 es la masa de una molécula.

Calcular presión si sabes la temperatura gas y su concentración, utilizando la fórmula P=nkT, donde k es la constante de Boltzmann (k=1,38·10-23 mol·K-1), T es la temperatura en la escala Kelvin absoluta.

Encontrar presión de dos versiones equivalentes de la ecuación de Mendeleev-Clayperon dependiendo de los valores conocidos: P=mRT/MV o P=νRT/V, donde R es la constante universal de los gases (R=8,31 ​​J/mol K), ν - en moles, V – volumen gas en m3.

Si el enunciado del problema especifica la molécula promedio gas y su concentración, encuentre presión usando la fórmula P=⅔nEк, donde Eк es energía cinética en J.

Encontrar presión de las leyes de los gases: isocórico (V=const) e isotérmico (T=const), si se da presión en uno de los estados. En un proceso isocórico, la relación de presiones en dos estados es igual a la relación: P1/P2=T1/T2. En el segundo caso, si la temperatura permanece constante, el producto de la presión gas por su volumen en el primer estado es igual al mismo producto en el segundo estado: P1·V1=P2·V2. Expresa la cantidad desconocida.

Al calcular la presión parcial del vapor, si la temperatura y el aire se dan en las condiciones, exprese presión de la fórmula φ/100=Р1/Р2, donde φ/100 es la humedad relativa, Р1 es parcial presión vapor de agua, P2: el valor máximo de vapor de agua a una temperatura determinada. Durante el cálculo, utilice tablas de dependencia de la presión de vapor máxima (presión parcial máxima) de la temperatura en grados Celsius.

Consejo útil

Utilice un barómetro aneroide o un barómetro de mercurio para obtener lecturas más precisas cuando necesite calcular la presión del gas en un experimento o laboratorio. Para medir la presión del gas en un recipiente o cilindro, utilice un manómetro convencional o electrónico.

Fuentes:

• Presión y densidad del vapor de agua saturado según la temperatura - tabla
• fórmula de presión de gas

¿El balde aguantará si le echas agua? ¿Qué pasa si viertes un líquido más pesado allí? Para responder a esta pregunta es necesario calcular presión, que el líquido ejerce sobre las paredes de un recipiente en particular. Esto suele ser necesario en la producción, por ejemplo en la fabricación de tanques o depósitos. Es especialmente importante calcular la resistencia de los contenedores cuando se trata de líquidos peligrosos.

Necesitará

• Buque
• Líquido con densidad conocida.
• Conocimiento de la ley de Pascal.
• Hidrómetro o picnómetro
• vaso medidor
• Tabla de corrección para pesaje de aire.
• Gobernante

Instrucciones

Fuentes:

• Cálculo de la presión del líquido en el fondo y las paredes de un recipiente.

Incluso con un poco de esfuerzo puedes crear importantes presión. Para ello basta con concentrar este esfuerzo en un área pequeña. Por el contrario, si una fuerza significativa se distribuye uniformemente sobre un área grande, presión será relativamente pequeño. Para saber exactamente cuál, tendrás que hacer un cálculo.

Instrucciones

Si el problema no muestra la fuerza, sino la masa de la carga, calcule la fuerza usando la siguiente fórmula: F = mg, donde F es la fuerza (N), m es la masa (kg), g es la aceleración gravitacional igual a 9,80665 m /s².

Si las condiciones, en lugar del área, indican los parámetros geométricos del área en la que resulta presión Primero calcule el área de esta área. Por ejemplo, para un rectángulo: S=ab, donde S es el área (m²), a es la longitud (m), b es el ancho (m). Para un círculo: S=πR², donde S es el área (m²), π. es el número "pi", 3,1415926535 (valor adimensional), R - radio (m).

Descubrir presión, divide la fuerza por el área: P=F/S, donde P - presión(Pa), F - fuerza (n), S - área (m²).

Al preparar la documentación adjunta para mercancías destinadas a la exportación, puede ser necesario expresar presión en libras por pulgada cuadrada (PSI). En este caso, guíese por la siguiente relación: 1 PSI = 6894,75729 Pa.

Presión es la relación entre la fuerza y ​​el área sobre la que actúa la fuerza, N/m2.

Las moléculas de gas están constantemente en movimiento en línea recta, en todas las direcciones posibles. Cuando un gas está encerrado en un recipiente, las moléculas chocan constantemente con las paredes del recipiente, creando así presión. Por tanto, la presión es la fuerza total de colisión de moléculas por unidad de superficie del recipiente. Cuando se calienta, la velocidad de movimiento de las moléculas aumenta y, con ello, aumenta la presión del gas en el recipiente.

Hay:

Presión operacional- esta es la presión en el recipiente a la que se puede operar a la temperatura real del ambiente de trabajo y del aire ambiente.

Presión de prueba- esta es la presión a la que se realizan las pruebas de resistencia hidráulica.

Presión absoluta– esto es exceso de presión + presión atmosférica.

Presión demasiada– si la presión es mayor que la presión atmosférica, se llama exceso si Presión de vacío (presión de vacío)– cuando la presión es inferior a la atmosférica.

Presión atmosférica- la presión de la atmósfera sobre todos los objetos que la componen y la superficie de la tierra. La presión atmosférica se crea por la atracción gravitacional del aire hacia la Tierra. La presión atmosférica se mide con un barómetro. Presión atmosférica igual a la presión de una columna de mercurio de 760 mm de altura. a una temperatura de 0 °C se llama presión atmosférica normal.

Unidades de presión:

La presión atmosférica se puede medir no solo por la altura de la columna de mercurio. Por ejemplo:

Una atmósfera física = 101325 Pa, o 1,01325 kgf/cm2, o 10,1325 m.v.st., etc.

La atmósfera técnica es exactamente igual a 100.000 Pa, es decir, una atmósfera técnica es aproximadamente igual a una atmósfera física.

Las unidades de medida están relacionadas entre sí:

1 atmósfera técnica = 1 kgf/cm2 = 1 bar = 10 m.v. Arte. = 10000 mm.inst. = 760 milímetros. r. Arte. = 0,1 MPa = 1000 milbar = 100 kPa.

Densidad- esta es la relación entre la masa corporal y su volumen, medida en kg/m3.

Densidad de los gases en estado de vapor, en condiciones normales (temperatura 0 °C y presión 101,325 kPa):

El metano tiene 0,717 kg/m3;

El propano tiene 2.004 kg/m3;

El butano tiene 2.702 kg/m3;

Para gases de hidrocarburos licuados en estado líquido, respectivamente:

El metano tiene 416 kg/m3 (0,4 kg/litro);

El propano tiene 528 kg/m3 (0,5 kg/litro);

El butano tiene 601 kg/m3 (0,6 kg/litro);

Si lo comparamos con la densidad del agua, igual a 1000 kg/m3 o 1 kg/litro, resulta que los gases en estado líquido son aproximadamente dos veces más ligeros que el agua.

Densidad de los gases en estado de vapor, en condiciones estándar (temperatura +20 ° C y presión 101,325 kPa):

El metano tiene 0,668 kg/m3;

El propano tiene 1.872 kg/m3;

El butano tiene 2.519 kg/m3;

En consecuencia, al aumentar la temperatura, ¡la densidad de los gases disminuye!

Densidad relativa es la densidad del gas con respecto a la densidad del aire, que es igual a 1,293 kg/m3.

Para metano 0,717 / 1,293 = 0,554 kg/m3;

El propano tiene 2,004 / 1,293 = 1,554 kg/m3;

El butano tiene 2,702/1,293 = 2,090 kg/m3;

En consecuencia, el metano es aproximadamente dos veces más ligero que el aire, y el propano y el butano son aproximadamente dos veces más pesados ​​que el aire.

Temperatura- este es el grado de calentamiento del cuerpo. La temperatura de una sustancia determina en gran medida sus propiedades. Por ejemplo, las sustancias que son líquidas en condiciones normales se vuelven gaseosas cuando se calientan y sólidas cuando se enfrían.

Temperatura absoluta- esta es la temperatura a la que se detiene el movimiento molecular, por debajo de la cual ningún cuerpo puede enfriarse, y es igual a - 273,15 ° C.

temperatura de ebullición- la temperatura a la que una sustancia pasa del estado líquido al estado de vapor. Butano (-0,5 °C), propano (-42 °C), metano (-161 °C).

Temperatura de combustión- la temperatura que se desarrolla durante la combustión completa del combustible. El propano y el butano tienen aproximadamente (+ 2110 °C), metano (+2045 °C).

Temperatura de autoignición- la temperatura a la que se debe calentar la mezcla para que se produzca una mayor combustión sin fuente de ignición. Para propano (500 - 590 °C), para butano (530 - 570 °C), para metano (550 - 800 °C).

Tipos de protección de gasoductos de acero contra la corrosión. Qué se debe hacer al realizar trabajos mediante soldadura, en gasoductos existentes y antes de realizar trabajos relacionados con la desconexión de gasoductos.

Todos los gasoductos de acero están sujetos a corrosión. La corrosión de las superficies internas de las tuberías depende de las propiedades del gas. El mayor contenido de oxígeno, humedad, sulfuro de hidrógeno y otros compuestos agresivos en el gas contribuye al desarrollo de la corrosión. La lucha contra la corrosión interna se reduce a la limpieza del propio gas.
La corrosión de las superficies externas de las tuberías colocadas en el suelo se divide en tres tipos: química, electroquímica y eléctrica.

La corrosión química y electroquímica está asociada a la influencia del suelo, la corrosión eléctrica está asociada a la influencia de las corrientes parásitas en el suelo que fluyen desde los rieles del transporte electrificado.
La corrosión química está determinada por el grado de humedad del suelo y la presencia de sales, ácidos, álcalis y sustancias orgánicas en el suelo. Este tipo de corrosión no va acompañado de procesos eléctricos. El espesor de la tubería disminuye uniformemente a lo largo de su longitud, lo que elimina el riesgo de daños directos a la tubería. Para proteger las tuberías de la corrosión química, se utiliza un método de protección pasiva. La tubería está aislada con masilla de caucho bituminoso o cintas poliméricas. En nuestra región se utiliza un tipo de aislamiento muy reforzado (imprimación, masilla, fibra de vidrio, masilla, fibra de vidrio, masilla, papel kraft). También se puede utilizar aislamiento de polietileno extruido.

La corrosión electroquímica es el resultado de la interacción del metal, que actúa como electrodo, con soluciones agresivas del suelo: los electrolitos. El metal envía iones cargados positivamente (cationes) al suelo. Al perder cationes, el metal se destruye. La sección de tubería queda cargada negativamente, mientras que el suelo queda cargado positivamente. La corrosión electroquímica puede provocar la formación de agujeros pasantes en la tubería. Para proteger el gasoducto de la corrosión electroquímica, se utiliza protección catódica (activa). Se aplica un potencial negativo desde la estación catódica al gasoducto. La sección protegida del gasoducto se convierte en la zona catódica. Como ánodo se utilizan electrodos de sacrificio de magnesio ubicados cerca de la tubería. El ánodo, al perder cationes que van al suelo, se destruye. Los cationes ingresan a la tubería y luego al circuito eléctrico. No se produce la destrucción de la tubería, ya que sus cationes no la abandonan. Una estación catódica protege un tramo de un gasoducto de entre 1 y 20 km de longitud. (dependiendo del número de electrodos de sacrificio).

Existe protección protectora contra la corrosión electroquímica. La diferencia entre este tipo de protección de la protección catódica es que un tramo del gasoducto se convierte en cátodo sin estación catódica. Como ánodo - protector se utiliza una varilla de metal colocada en el suelo junto al gasoducto. El circuito eléctrico es el mismo que con la protección catódica. El metal del ánodo, el protector, son aleaciones de zinc, magnesio y aluminio, que tienen un mayor potencial negativo que los metales ferrosos. La zona de protección de una instalación de protector es de hasta 70 metros.

La corrosión eléctrica, como ya se señaló, está asociada con corrientes parásitas que fluyen desde los rieles del transporte electrificado hacia el suelo. Moviéndose hacia el polo negativo de la subestación de tracción, las corrientes parásitas ingresan al gasoducto en los lugares donde el aislamiento está dañado. Cerca de la subestación de tracción, las corrientes parásitas salen del gasoducto hacia el suelo en forma de cationes, lo que provoca la destrucción del metal. La corrosión eléctrica es más peligrosa que la corrosión electroquímica. El drenaje eléctrico polarizado se utiliza para proteger contra la corrosión eléctrica.
El principio de su funcionamiento es que la corriente que ingresa al gasoducto se desvía de regreso a la fuente de la corriente parásita.
Para proteger los gasoductos sobre el suelo de la corrosión, se les aplican pinturas y barnices (dos capas de imprimación y dos capas de pintura).

Al realizar trabajos que impliquen el uso de soldadura y trabajo en caliente (sin penetrar en el gasoducto - soldar, reemplazar juntas de conexiones de bridas, etc.), la presión del gas debe reducirse a 40 - 200 mm. vs.st. Si la presión del gas se desvía de los parámetros especificados, se debe suspender el trabajo hasta que se identifiquen y eliminen las causas.

Al realizar trabajos relacionados con la desconexión de gasoductos, es necesario desactivar la protección activa (si la hubiera) e instalar un puente eléctrico.

Como se sabe, muchas sustancias en la naturaleza pueden encontrarse en tres estados de agregación: líquido sólido Y gaseoso.

La doctrina de las propiedades de la materia en varios estados de agregación se basa en ideas sobre la estructura atómico-molecular del mundo material. La teoría cinética molecular de la estructura de la materia (MKT) se basa en tres principios fundamentales:

• todas las sustancias están formadas por partículas diminutas (moléculas, átomos, partículas elementales), entre las cuales hay espacios;
• las partículas están en movimiento térmico continuo;
• existen fuerzas de interacción entre partículas de materia (atracción y repulsión); la naturaleza de estas fuerzas es electromagnética.

Esto significa que el estado de agregación de una sustancia depende de la posición relativa de las moléculas, la distancia entre ellas, las fuerzas de interacción entre ellas y la naturaleza de su movimiento.

La interacción entre partículas de una sustancia es más pronunciada en el estado sólido. La distancia entre las moléculas es aproximadamente igual a sus propios tamaños. Esto conduce a una interacción bastante fuerte, que prácticamente imposibilita el movimiento de las partículas: oscilan alrededor de una determinada posición de equilibrio. Conservan su forma y volumen.

Las propiedades de los líquidos también se explican por su estructura. Las partículas de materia en los líquidos interactúan con menos intensidad que en los sólidos y, por lo tanto, pueden cambiar abruptamente su ubicación (los líquidos no conservan su forma, son fluidos). Los líquidos retienen volumen.

Un gas es un conjunto de moléculas que se mueven aleatoriamente en todas direcciones, independientemente unas de otras. Los gases no tienen forma propia, ocupan todo el volumen que se les proporciona y se comprimen fácilmente.

Hay otro estado de la materia: el plasma. El plasma es un gas parcial o totalmente ionizado en el que las densidades de cargas positivas y negativas son casi iguales. Cuando se calienta con suficiente fuerza, cualquier sustancia se evapora y se convierte en gas. Si aumenta aún más la temperatura, el proceso de ionización térmica se intensificará drásticamente, es decir, las moléculas de gas comenzarán a desintegrarse en sus átomos constituyentes, que luego se convertirán en iones.

Modelo de gas ideal. Relación entre presión y energía cinética media.

Para aclarar las leyes que gobiernan el comportamiento de una sustancia en estado gaseoso, se considera un modelo idealizado de gases reales: un gas ideal. Se trata de un gas cuyas moléculas se consideran puntos materiales que no interactúan entre sí a distancia, sino que interactúan entre sí y con las paredes del recipiente durante las colisiones.

Gas ideal – Es un gas en el que la interacción entre sus moléculas es insignificante. (Ek>>Er)

Un gas ideal es un modelo inventado por los científicos para comprender los gases que realmente observamos en la naturaleza. No puede describir ningún gas. No aplicable cuando el gas está muy comprimido, cuando el gas pasa a estado líquido. Los gases reales se comportan como gases ideales cuando la distancia promedio entre moléculas es muchas veces mayor que sus tamaños, es decir a vacíos suficientemente grandes.

Propiedades de un gas ideal:

1. la distancia entre moléculas es mucho mayor que el tamaño de las moléculas;
2. las moléculas de los gases son muy pequeñas y son bolas elásticas;
3. las fuerzas de atracción tienden a cero;
4. las interacciones entre moléculas de gas ocurren sólo durante las colisiones, y las colisiones se consideran absolutamente elásticas;
5. las moléculas de este gas se mueven aleatoriamente;
6. Movimiento de moléculas según las leyes de Newton.

El estado de una determinada masa de sustancia gaseosa se caracteriza por cantidades físicas dependientes entre sí, llamadas parámetros de estado.Éstas incluyen volumenV, presiónpagy temperaturat.

Volumen de gas denotado por V. Volumen El gas siempre coincide con el volumen del recipiente que ocupa. unidad SI de volumen metros 3.

Presión– cantidad física igual a la relación de fuerzaF, actuando sobre un elemento de superficie perpendicular a él, al áreaSeste elemento.

pag = F/ S unidad SI de presión pascal[Pensilvania]

Hasta ahora se utilizan unidades de presión no sistémicas:

atmósfera técnica 1 at = 9,81-104 Pa;

atmósfera física 1 atm = 1,013-105 Pa;

milímetros de mercurio 1mmHg Art. = 133 Pa;

1 atm = = 760 mm Hg. Arte. = 1013 hPa.

¿Cómo surge la presión del gas? Cada molécula de gas, al golpear la pared del recipiente en el que se encuentra, actúa sobre la pared con una determinada fuerza durante un corto período de tiempo. Como resultado de impactos aleatorios en la pared, la fuerza ejercida por todas las moléculas por unidad de área de la pared cambia rápidamente con el tiempo en relación con un cierto valor (promedio).

Presion del gasOcurre como resultado de impactos aleatorios de moléculas en las paredes del recipiente que contiene el gas.

Usando el modelo de gas ideal, podemos calcular presión del gas en la pared del recipiente.

Durante la interacción de una molécula con la pared de un recipiente, surgen entre ellas fuerzas que obedecen a la tercera ley de Newton. Como resultado, la proyección υ X la velocidad molecular perpendicular a la pared cambia de signo al contrario, y la proyección υ y la velocidad paralela a la pared permanece sin cambios.

Los dispositivos que miden la presión se llaman manómetros. Los manómetros registran la fuerza de presión promedio en el tiempo por unidad de área de su elemento sensible (membrana) u otro receptor de presión.

Manómetros de presión de líquidos:

1. Abierto – para medir pequeñas presiones por encima de la atmosférica.
2. cerrado: para medir pequeñas presiones por debajo de la atmosférica, es decir, pequeño vacío

manómetro metálico– para medir altas presiones.

Su parte principal es un tubo curvo A, cuyo extremo abierto está soldado al tubo B, a través del cual fluye el gas, y el extremo cerrado está conectado a una flecha. El gas entra por el grifo y el tubo B al tubo A y lo desdobla. El extremo libre del tubo, al moverse, pone en movimiento el mecanismo de transmisión y el puntero. La escala está graduada en unidades de presión.

Ecuación básica de la teoría cinética molecular de un gas ideal.

Ecuación básica de MKT: La presión de un gas ideal es proporcional al producto de la masa de la molécula, la concentración de las moléculas y el cuadrado medio de la velocidad de las moléculas.

pag= 1/3metro 0· Nevada 2

m 0 - masa de una molécula de gas;

n = N/V – número de moléculas por unidad de volumen, o concentración de moléculas;

v 2 - velocidad cuadrática media de movimiento de las moléculas.

Dado que la energía cinética promedio del movimiento de traslación de las moléculas es E = m 0 *v 2 /2, multiplicando la ecuación básica MKT por 2, obtenemos p = 2/3 n (m 0 v 2)/2 = 2/3 es

p = 2/3 mi norte

La presión del gas es igual a 2/3 de la energía cinética promedio del movimiento de traslación de las moléculas contenidas en una unidad de volumen de gas.

Como m 0 n = m 0 N/V = m/V = ρ, donde ρ es la densidad del gas, tenemos pag= 1/3· ρ·v 2

Ley unida de gases.

Las cantidades macroscópicas que caracterizan inequívocamente el estado de un gas se denominanParámetros termodinámicos del gas.

Los parámetros termodinámicos más importantes de un gas son suvolumenV, presión p y temperatura T.

Cualquier cambio en el estado de un gas se llamaproceso termodinámico.

En cualquier proceso termodinámico, los parámetros del gas que determinan su estado cambian.

La relación entre los valores de ciertos parámetros al inicio y al final del proceso se llamaley de los gases.

La ley de los gases que expresa la relación entre los tres parámetros del gas se llamaley unida de los gases.

pag = nkt

Relación pag = nkt Se obtuvo la relación de la presión de un gas con su temperatura y concentración de moléculas para un modelo de gas ideal, cuyas moléculas interactúan entre sí y con las paredes del recipiente sólo durante las colisiones elásticas. Esta relación se puede escribir de otra forma, estableciendo una conexión entre los parámetros macroscópicos de un gas - volumen V, presión pag, temperatura t y la cantidad de sustancia ν. Para hacer esto necesitas usar las igualdades.

donde n es la concentración de moléculas, N es el número total de moléculas, V es el volumen de gas

Entonces obtenemos o

Dado que con una masa de gas constante, N permanece sin cambios, entonces Nk es un número constante, lo que significa

A una masa constante de un gas, el producto del volumen y la presión dividido por la temperatura absoluta del gas es el mismo valor para todos los estados de esta masa de gas.

La ecuación que establece la relación entre presión, volumen y temperatura de un gas fue obtenida a mediados del siglo XIX por el físico francés B. Clapeyron y a menudo se la llama Ecuación de Clayperon.

La ecuación de Clayperon se puede escribir de otra forma.

pag = nkT,

teniendo en cuenta que

Aquí norte– número de moléculas en el recipiente, ν – cantidad de sustancia, norte A es la constante de Avogadro, metro– masa de gas en el recipiente, METRO– masa molar de gas. Como resultado obtenemos:

Producto de la constante de Avogadro N A porconstante de Boltzmannk se llama constante de gas universal (molar) y se designa con la letra R.

Su valor numérico en SI R= 8,31 J/mol·K

Relación

llamado ecuación de estado del gas ideal.

En el formulario que recibimos, fue escrito por primera vez por D.I. Por tanto, la ecuación de estado del gas se llama Ecuación de Clapeyron-Mendeleev.`

Para un mol de cualquier gas, esta relación toma la forma: pV=RT

vamos a instalar significado físico de la constante molar de los gases. Supongamos que en cierto cilindro debajo del pistón a temperatura E hay 1 mol de gas, cuyo volumen es V. Si el gas se calienta isobáricamente (a presión constante) en 1 K, entonces el pistón se elevará a una altura Δh, y el volumen del gas aumentará en ΔV.

escribamos la ecuacion PV=RT para gas calentado: p (V + ΔV) = R (T + 1)

y restar de esta igualdad la ecuación pV=RT, correspondiente al estado del gas antes del calentamiento. Obtenemos pΔV = R

ΔV = SΔh, donde S es el área de la base del cilindro. Sustituyamos en la ecuación resultante:

pS = F – fuerza de presión.

Obtenemos FΔh = R, y el producto de la fuerza y ​​el desplazamiento del pistón FΔh = A es el trabajo de mover el pistón realizado por esta fuerza contra fuerzas externas durante la expansión del gas.

De este modo, R = A.

La constante universal (molar) de los gases es numéricamente igual al trabajo realizado por 1 mol de gas cuando se calienta isobáricamente a 1 K.

Pregunta 1

Las principales disposiciones de las TIC y su justificación experimental.

1. Todas las sustancias están formadas por moléculas, es decir. Tienen una estructura discreta, las moléculas están separadas por espacios.

2. Las moléculas están en movimiento aleatorio (caótico) continuo.

3. Existen fuerzas de interacción entre las moléculas del cuerpo.

¿Movimiento browniano?.

El movimiento browniano es el movimiento aleatorio continuo de partículas suspendidas en un gas.

¿Fuerzas de interacción molecular?

Tanto la atracción como la repulsión actúan simultáneamente entre moléculas. La naturaleza de la interacción de las moléculas es electromagnética.

¿Energía cinética y potencial de las moléculas?

Los átomos y las moléculas interactúan y, por tanto, tienen energía potencial E p.

La energía potencial se considera positiva cuando las moléculas se repelen entre sí y negativa cuando las moléculas se atraen.

Pregunta 2

Dimensiones y masas de moléculas y átomos.

Cualquier sustancia está formada por partículas, por lo que la cantidad de sustancia v(nu) se considera proporcional al número de partículas, es decir, elementos estructurales contenidos en el cuerpo.

La unidad de cantidad de una sustancia es el mol. Un mol es la cantidad de una sustancia que contiene tantos elementos estructurales de cualquier sustancia como átomos hay en 12 g de carbono C12. La relación entre el número de moléculas de una sustancia y la cantidad de sustancia se llama constante de Avogadro:

N A =N/v(desnudo); N A =6,02*10 23 mol -1

La constante de Avogadro muestra cuántos átomos y moléculas hay en un mol de una sustancia. La masa molar es la masa de un mol de una sustancia, igual a la relación entre la masa de la sustancia y la cantidad de sustancia:

La masa molar se expresa en kg/mol. Conociendo la masa molar, puedes calcular la masa de una molécula:

m 0 =m/N=m/v(nu)N A =M/N A

La masa promedio de las moléculas generalmente se determina mediante métodos químicos; la constante de Avogadro se determina con gran precisión mediante varios métodos físicos. Las masas de moléculas y átomos se determinan con un grado significativo de precisión mediante un espectrógrafo de masas.

Las masas de las moléculas son muy pequeñas. Por ejemplo, la masa de una molécula de agua: m=29,9*10 -27

La masa molar está relacionada con la masa molecular relativa del Mg. El peso molecular relativo es un valor igual a la relación entre la masa de una molécula de una sustancia determinada y 1/12 de la masa de un átomo de carbono C12. Si se conoce la fórmula química de una sustancia, entonces, utilizando la tabla periódica, se puede determinar su masa relativa, que, expresada en kilogramos, muestra la masa molar de esta sustancia.

El número de Avogadro

El número de Avogadro, la constante de Avogadro es una constante física numéricamente igual al número de unidades estructurales específicas (átomos, moléculas, iones, electrones o cualquier otra partícula) en 1 mol de una sustancia. Definido como el número de átomos en 12 gramos (exactamente) del isótopo puro carbono-12. Generalmente designado como N A, con menos frecuencia como L

norte A = 6,022 140 78(18)×10 23 mol −1.

numero de moles

El mol (símbolo: mol, internacional: mol) es una unidad de medida de la cantidad de una sustancia. Corresponde a la cantidad de una sustancia que contiene N A partículas (moléculas, átomos, iones o cualquier otra partícula estructural idéntica). N A es la constante de Avogadro, igual al número de átomos en 12 gramos de nucleido de carbono 12C. Por tanto, el número de partículas en un mol de cualquier sustancia es constante e igual al número de Avogadro N A.

Velocidad de las moléculas

Estado de la materia

El estado de agregación es un estado de la materia caracterizado por ciertas propiedades cualitativas: la capacidad o incapacidad de mantener el volumen y la forma, la presencia o ausencia de orden de largo y corto alcance, entre otras. Un cambio en el estado de agregación puede ir acompañado de un cambio abrupto en la energía libre, la entropía, la densidad y otras propiedades físicas básicas.

Hay tres estados de agregación principales: sólido, líquido y gaseoso. A veces no es del todo correcto atribuir el plasma a un estado de agregación. Existen otros estados de agregación, por ejemplo, cristales líquidos o condensado de Bose-Einstein.

Pregunta 3

Gas ideal, presión del gas.

Un gas ideal es un gas en el que no existe fuerza de interacción entre moléculas.

La presión del gas es causada por colisiones entre moléculas. La fuerza de presión por segundo sobre una sola superficie se llama presión de gas.

P – presión del gas [pa]

1mmHg Arte. =133pa

P0(ro)=101325 Pa

P= 1/3*m 0 *n*V 2-ecuación básica de MKT

n – concentración de moléculas [m -3 ]

n=N/V- concentración de moléculas

V 2 – velocidad cuadrática media

P= 2/3*n*EK ecuaciones basicas

P= n*k*T MKT

E K – energía cinética

EK = 3/2kT(kT-kotE)