Gas ideal dan sifat-sifatnya. Apa yang dimaksud dengan gas ideal

Anotasi: presentasi tradisional dari topik tersebut, dilengkapi dengan demonstrasi pada model komputer.

Dari ketiga wujud agregat materi, yang paling sederhana adalah wujud gas. Dalam gas, gaya yang bekerja antar molekul kecil dan, dalam kondisi tertentu, dapat diabaikan.

Gas disebut sempurna , Jika:

Ukuran molekul dapat diabaikan, mis. molekul dapat dianggap sebagai titik material;

Kekuatan interaksi antar molekul dapat diabaikan (energi potensial interaksi molekul jauh lebih kecil daripada energi kinetiknya);

Tumbukan molekul satu sama lain dan dengan dinding bejana dapat dianggap lenting mutlak.

Gas nyata memiliki sifat yang mirip dengan gas ideal jika:

Kondisi mendekati kondisi normal (t = 0 0 C, p = 1.03·10 5 Pa);

Pada suhu tinggi.

Hukum yang mengatur perilaku gas ideal telah ditemukan secara eksperimental sejak lama. Dengan demikian, hukum Boyle-Mariotte ditetapkan pada abad ke-17. Mari kita berikan rumusan undang-undang tersebut.

Hukum Boyle - Mariotte. Biarkan gas berada dalam kondisi dimana suhunya dijaga konstan (kondisi seperti ini disebut isotermal ).Kemudian untuk massa gas tertentu, hasil kali tekanan dan volume adalah konstan:

Rumus ini disebut persamaan isoterm. Secara grafis, ketergantungan p pada V untuk berbagai temperatur ditunjukkan pada gambar.

Sifat suatu benda untuk mengubah tekanan ketika volume berubah disebut kompresibilitas. Jika perubahan volume terjadi pada T=const, maka sifat kompresibilitasnya ditandai koefisien kompresibilitas isotermal yang didefinisikan sebagai perubahan relatif volume yang menyebabkan perubahan satuan tekanan.

Untuk gas ideal mudah untuk menghitung nilainya. Dari persamaan isoterm kita peroleh:

Tanda minus menunjukkan bahwa semakin besar volume maka tekanan semakin kecil. Jadi, koefisien kompresibilitas isotermal gas ideal sama dengan kebalikan dari tekanannya. Ketika tekanan meningkat, tekanan menurun, karena Semakin tinggi tekanannya, semakin kecil peluang gas untuk dikompresi lebih lanjut.

hukum Gay-Lussac. Biarkan gas berada dalam kondisi dimana tekanannya dijaga konstan (kondisi seperti ini disebut isobarik ). Hal ini dapat dicapai dengan menempatkan gas dalam silinder yang ditutup oleh piston yang dapat digerakkan. Kemudian perubahan suhu gas akan menyebabkan pergerakan piston dan perubahan volume. Tekanan gas akan tetap konstan. Dalam hal ini, untuk massa gas tertentu, volumenya akan sebanding dengan suhu:

dimana V 0 adalah volume pada suhu t = 0 0 C, - koefisien muai volumetrik gas Itu dapat direpresentasikan dalam bentuk yang mirip dengan koefisien kompresibilitas:

Secara grafis, ketergantungan V pada T untuk berbagai tekanan ditunjukkan pada gambar.

Dari suhu dalam Celcius ke suhu absolut, hukum Gay-Lussac dapat dituliskan sebagai:

hukum Charles. Jika suatu gas berada dalam kondisi dimana volumenya tetap ( isokorik kondisi), maka untuk massa gas tertentu tekanannya akan sebanding dengan suhu:

dimana p 0 - tekanan pada suhu t = 0 0 C, - koefisien tekanan. Ini menunjukkan peningkatan relatif tekanan gas ketika dipanaskan sebesar 1 0:

Hukum Charles juga dapat ditulis sebagai:

Hukum Avogadro: Satu mol gas ideal pada suhu dan tekanan yang sama menempati volume yang sama. Dalam kondisi normal (t = 0 0 C, p = 1,03·10 5 Pa) volume ini sama dengan m -3 /mol.

Banyaknya partikel yang terkandung dalam 1 mol berbagai zat disebut. Konstanta Avogadro :

Sangat mudah untuk menghitung jumlah n0 partikel per 1 m3 dalam kondisi normal:

Nomor ini dipanggil Nomor Loschmidt.

Hukum Dalton: tekanan campuran gas ideal sama dengan jumlah tekanan parsial gas yang masuk, yaitu.

Di mana - tekanan parsial- tekanan yang akan diberikan oleh komponen-komponen campuran jika masing-masing komponen menempati volume yang sama dengan volume campuran pada suhu yang sama.

Clapeyron - Persamaan Mendeleev. Dari hukum gas ideal dapat kita peroleh persamaan keadaan , menghubungkan T, p dan V suatu gas ideal dalam keadaan setimbang. Persamaan ini pertama kali diperoleh oleh fisikawan dan insinyur Perancis B. Clapeyron dan ilmuwan Rusia D.I. Mendeleev, oleh karena itu menyandang nama mereka.

Misalkan suatu massa gas tertentu menempati volume V 1, mempunyai tekanan p 1 dan berada pada suhu T 1. Massa gas yang sama dalam keadaan berbeda dicirikan oleh parameter V 2, p 2, T 2 (lihat gambar). Transisi dari keadaan 1 ke keadaan 2 terjadi dalam dua proses: isotermal (1 - 1") dan isokhorik (1" - 2).

Untuk proses ini, kita dapat menulis hukum Boyle – Mariotte dan hukum Gay – Lussac:

Menghilangkan p 1 " dari persamaan, kita memperoleh

Karena negara bagian 1 dan 2 dipilih secara sembarang, persamaan terakhir dapat ditulis sebagai:

Persamaan ini disebut persamaan Clapeyron , di mana B adalah konstanta, berbeda untuk massa gas yang berbeda.

Mendeleev menggabungkan persamaan Clapeyron dengan hukum Avogadro. Menurut hukum Avogadro, 1 mol gas ideal dengan p dan T yang sama menempati volume yang sama V m, oleh karena itu konstanta B akan sama untuk semua gas. Konstanta yang umum untuk semua gas ini dilambangkan dengan R dan disebut konstanta gas universal. Kemudian

Persamaan ini adalah persamaan keadaan gas ideal , yang juga disebut Persamaan Clapeyron-Mendeleev .

Nilai numerik konstanta gas universal dapat ditentukan dengan mensubstitusikan nilai p, T dan V m ke dalam persamaan Clapeyron-Mendeleev pada kondisi normal:

Persamaan Clapeyron-Mendeleev dapat ditulis untuk semua massa gas. Untuk melakukannya, ingat bahwa volume gas bermassa m berhubungan dengan volume satu mol dengan rumus V = (m/M)V m, dengan M adalah massa molar gas. Maka persamaan Clapeyron-Mendeleev untuk gas bermassa m akan berbentuk:

dimana adalah jumlah mol.

Seringkali persamaan keadaan gas ideal ditulis dalam bentuk Konstanta Boltzmann :

Berdasarkan hal tersebut, persamaan keadaan dapat direpresentasikan sebagai

di mana adalah konsentrasi molekul. Dari persamaan terakhir jelas bahwa tekanan gas ideal berbanding lurus dengan suhu dan konsentrasi molekulnya.

Demonstrasi kecil hukum gas ideal. Setelah menekan tombol "Mari kita mulai" Anda akan melihat komentar presenter tentang apa yang terjadi di layar (warna hitam) dan deskripsi tindakan komputer setelah Anda menekan tombol "Berikutnya"(cokelat). Saat komputer “sibuk” (yaitu, pengujian sedang berlangsung), tombol ini tidak aktif. Pindah ke frame berikutnya hanya setelah memahami hasil yang diperoleh dalam percobaan saat ini. (Jika persepsi Anda tidak sesuai dengan komentar presenter, tulislah!)

Anda dapat memverifikasi keabsahan hukum gas ideal yang ada

Memenuhi ketentuan berikut:

1) volume intrinsik molekul gas dapat diabaikan dibandingkan dengan volume bejana;

2) tidak ada gaya interaksi antar molekul gas;

3) tumbukan molekul gas satu sama lain dan dengan dinding bejana bersifat lenting mutlak.

2. Parameter apa yang menjadi ciri keadaan gas? Berikan interpretasi kinetik molekuler dari parameter p, T.

Keadaan massa gas tertentu m dicirikan oleh parameter berikut: tekanan p, volume V, suhu T.

3. Tuliskan rumus yang menghubungkan suhu pada skala Kelvin dan skala Celsius? Apa arti fisik dari nol mutlak?

Hubungan suhu termodinamika T dengan suhu skala celcius adalah T = t + 273,15. Pada nol mutlak, energi molekul adalah nol.

4. Tuliskan persamaan keadaan gas ideal.

Persamaan keadaan gas ideal (terkadang persamaan Clapeyron atau persamaan Clapeyron-Mendeleev) adalah rumus yang menetapkan hubungan antara tekanan, volume molar, dan suhu absolut gas ideal. Persamaannya berbentuk: , dengan p adalah tekanan, Vμ adalah volume molar, T adalah suhu absolut, R adalah konstanta gas universal.

5. Proses manakah yang disebut isotermal? Tuliskan dan rumuskan hukum Boyle-Mariotte dan gambarlah grafik tekanan versus volume.

D Untuk suatu massa gas tertentu pada suhu konstan, hasil kali tekanan gas dan volumenya adalah nilai konstan, pada . Suatu proses yang terjadi pada suhu konstan disebut isotermal.

6. Proses apa yang disebut isokhorik? Tuliskan dan rumuskan hukum Charles. Gambarlah grafik tekanan versus suhu.

D Tekanan suatu massa gas tertentu pada volume konstan berubah secara linier terhadap suhu, pada .

Suatu proses yang terjadi pada volume konstan disebut isokhorik.

7. Proses apa yang disebut isobarik? Tuliskan dan rumuskan hukum Gay-Lussac. Gambarlah grafik volume versus suhu.

TENTANG Volume suatu massa gas tertentu pada tekanan konstan berubah secara linier terhadap suhu: , pada . Suatu proses yang terjadi pada tekanan konstan disebut isobarik.

8. Proses apa yang disebut adiabatik? Tuliskan persamaan Poisson dan nyatakan secara grafis. (lihat Lampiran No.2)

A Oleh karena itu, proses diabatik adalah proses yang terjadi tanpa pertukaran panas dengan lingkungan.

Usaha selama pemuaian adiabatik dilakukan karena hilangnya energi dalam.

Persamaan Poisson, dimana eksponen adiabatiknya.

9. Tuliskan dan rumuskan hukum pertama termodinamika. Berikan konsep energi dalam, usaha, jumlah kalor.

Jumlah panas yang diterima sistem digunakan untuk mengubah energi internal dan melakukan kerja melawan gaya eksternal.

Perubahan energi dalam suatu sistem selama transisi dari satu keadaan ke keadaan lain sama dengan jumlah kerja gaya-gaya luar dan jumlah panas yang dipindahkan ke sistem dan tidak bergantung pada cara transisi ini dilakukan. keluar.

10. Tuliskan persamaan kerja pemuaian gas. Bagaimana merepresentasikannya secara grafis pada diagram pV.

11. Terapkan hukum pertama termodinamika pada semua proses yang dibahas dalam pekerjaan laboratorium ini dan analisis konsekuensinya.
12. Tentukan kapasitas kalor jenis dan kalor molar serta tuliskan hubungan antara keduanya.

Kapasitas kalor jenis suatu zat adalah besaran yang sama dengan banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 kg suatu zat sebesar 1 K.

C = cM.
13. Turunkan persamaan Mayer. Kapasitas kalor C P atau C V manakah yang lebih besar dan mengapa?

Hubungan antara kapasitas molar dan panas (persamaan Mayer).

Hubungan antara kapasitas panas spesifik

Jumlah derajat kebebasan dalam mekanika adalah jumlah kemungkinan pergerakan sistem mekanik yang saling independen. Jumlah derajat kebebasan bergantung pada jumlah partikel material yang membentuk sistem, serta jumlah dan sifat ikatan mekanis yang dikenakan pada sistem. Untuk partikel bebas, jumlah derajat kebebasannya adalah 3, untuk benda tegar bebas - 6, untuk benda dengan sumbu rotasi tetap, jumlah derajat kebebasannya adalah 1, dst. Untuk setiap sistem holonomik (sistem dengan hubungan geometri), jumlah derajat kebebasan sama dengan jumlah s koordinat saling bebas yang menentukan posisi sistem, dan diberikan oleh persamaan 5 = 3n - k, di mana n

16. Gambarkan dan jelaskan pada diagram pV secara berurutan semua proses yang terjadi pada gas.

17. Apa penyebab terjadinya perubahan suhu udara di dalam silinder pada saat udara dipompa ke dalam silinder dan pada saat dikeluarkan dari silinder?

18. Turunkan rumus perhitungan untuk menentukan perbandingan kapasitas kalor γ.

DEFINISI

gas ideal adalah model paling sederhana dari suatu sistem yang terdiri dari sejumlah besar partikel.

Ini adalah gas yang terdiri dari titik-titik material yang memiliki massa terbatas tetapi tidak memiliki volume. Partikel-partikel ini tidak dapat berinteraksi dalam jarak jauh. Tumbukan partikel gas ideal dijelaskan dengan menggunakan hukum tumbukan lenting mutlak bola. Perlu dicatat bahwa ini mengacu pada hukum tumbukan bola, karena partikel titik hanya mengalami tumbukan langsung, yang tidak dapat mengubah arah kecepatan pada sudut yang berbeda.

Gas ideal hanya ada secara teori. Dalam kehidupan nyata, pada prinsipnya ia tidak dapat eksis, karena molekul titik dan tidak adanya interaksinya pada jarak dianalogikan dengan keberadaannya di luar ruang, yaitu ketidakberadaannya. Sifat yang paling dekat dengan model gas ideal adalah gas dengan tekanan rendah (gas murni) dan (atau) suhu tinggi. Model gas ideal cocok untuk mempelajari metode mempelajari sistem multipartikel dan mengenal konsep-konsep yang relevan.

Dalam selang waktu antar tumbukan, molekul-molekul gas ideal bergerak lurus. Hukum tumbukan dan tumbukan pada dinding bejana berisi gas telah diketahui. Oleh karena itu, jika Anda mengetahui posisi dan kecepatan semua partikel gas ideal pada suatu waktu, maka Anda dapat mengetahui koordinat dan kecepatannya pada waktu lain. Informasi ini paling lengkap menggambarkan keadaan sistem partikel. Namun, jumlah partikelnya sangat besar sehingga deskripsi dinamis suatu sistem yang terdiri dari banyak partikel tidak sesuai untuk teori dan tidak berguna untuk praktik. Ini berarti bahwa untuk mempelajari sistem banyak partikel, informasi harus digeneralisasikan, dan informasi tersebut tidak dikaitkan dengan partikel individu, tetapi ke kumpulan besar partikel tersebut.

Tekanan gas ideal

Dengan menggunakan model gas ideal, tekanan gas pada dinding bejana tempatnya berada dapat dijelaskan secara kualitatif dan kuantitatif. Gas memberikan tekanan pada dinding bejana karena molekulnya berinteraksi dengan dinding sebagai benda elastis menurut hukum mekanika klasik. Secara kuantitatif, tekanan (p) gas ideal sama dengan:

dimana energi kinetik rata-rata dari gerak translasi molekul gas; - konsentrasi molekul gas (N - jumlah molekul gas dalam bejana; V - volume bejana).

Hukum gas ideal

Gas yang benar-benar mematuhi hukum Boyle-Mariotte dan Gay-Lussac disebut gas ideal.

Hukum Boyle - Mariotte. Untuk massa konstan (m) gas ideal pada suhu konstan (T), hasil kali tekanan (p) gas dan volumenya (V) adalah nilai konstan untuk setiap keadaan zat yang bersangkutan:

hukum Gay-Lussac. Untuk gas bermassa tetap dan pada tekanan tetap, berlaku persamaan sebagai berikut:

Dalam perilaku gas nyata, penyimpangan dari hukum Boyle-Mariotte dan Gay-Lussac diamati, dan penyimpangan ini berbeda untuk gas yang berbeda.

Untuk gas ideal, hukum Charles berlaku. Yang menyatakan bahwa untuk massa gas yang konstan, pada volume yang konstan, rasio tekanan gas terhadap suhu tidak berubah:

Untuk menghubungkan parameter gas ideal, persamaan keadaan sering digunakan, yang menyandang nama dua ilmuwan Clapeyron dan Mendeleev:

dimana massa molar gas; - konstanta gas universal.

hukum Dalton. Tekanan campuran gas ideal (p) sama dengan jumlah tekanan parsial () gas yang ditinjau:

Dalam hal ini, persamaan keadaan campuran gas ideal berbentuk (2), seolah-olah gas tersebut homogen secara kimia.

Contoh pemecahan masalah

CONTOH 1

CONTOH 2

Gas ideal adalah model matematis suatu gas yang energi potensial molekulnya diasumsikan dapat diabaikan dibandingkan dengan energi kinetiknya. Tidak ada gaya tarik menarik atau tolak menolak antar molekul, tumbukan partikel satu sama lain dan dengan dinding bejana bersifat elastik mutlak, dan waktu interaksi antar molekul dapat diabaikan dibandingkan dengan waktu rata-rata antar tumbukan.

2. Berapakah derajat kebebasan molekul? Bagaimana hubungan jumlah derajat kebebasan dengan rasio Poisson γ?

Jumlah derajat kebebasan suatu benda adalah jumlah koordinat independen yang harus ditentukan agar dapat menentukan secara lengkap posisi benda dalam ruang. Misalnya, suatu titik material yang bergerak sembarang dalam ruang memiliki tiga derajat kebebasan (koordinat x, y, z).

Molekul gas monoatomik dapat dianggap sebagai titik material karena massa partikel (atom) tersebut terkonsentrasi dalam inti yang dimensinya sangat kecil (10 -13 cm). Oleh karena itu, molekul gas monoatomik hanya dapat memiliki tiga derajat kebebasan gerak translasi.

Molekul yang terdiri dari dua, tiga atau lebih atom tidak dapat disamakan dengan titik materi. Molekul gas diatomik, pada perkiraan pertama, terdiri dari dua atom yang terikat kaku yang terletak agak jauh satu sama lain.

3. Berapa kapasitas kalor gas ideal selama proses adiabatik?

Kapasitas kalor adalah besaran yang sama dengan banyaknya kalor yang harus diberikan pada suatu zat untuk menaikkan suhunya sebesar satu kelvin.

4. Dalam satuan apa tekanan, volume, suhu, dan kapasitas panas molar diukur dalam sistem SI?

Tekanan – kPa, volume – dm 3, suhu – dalam Kelvin, kapasitas panas molar – J/(molK)

5. Berapakah kapasitas kalor molar Cp dan Cv?

Suatu gas mempunyai kapasitas panas pada volume konstan Cv dan kapasitas panas pada tekanan konstan Cr.

Pada volume konstan, kerja gaya luar adalah nol, dan seluruh jumlah panas yang diberikan ke gas dari luar seluruhnya digunakan untuk meningkatkan energi internal U. Oleh karena itu, kapasitas panas molar suatu gas pada volume konstan C v secara numerik sama dengan perubahan energi dalam satu mol gas ∆U ketika suhunya meningkat sebesar 1 K:

∆U=i/2*R(T+1)-i/2RT=i/2R

Jadi, kapasitas panas molar suatu gas pada volume konstan

DENGAN ay=i/2R

kapasitas panas spesifik pada volume konstan

DENGAN ay=i/2*R/µ

Ketika suatu gas dipanaskan pada tekanan konstan, gas tersebut memuai; jumlah panas yang diberikan kepadanya dari luar tidak hanya digunakan untuk meningkatkan energi internal U, tetapi juga untuk melakukan kerja A melawan gaya eksternal. Akibatnya, kapasitas panas suatu gas pada tekanan konstan lebih besar daripada kapasitas panas pada volume konstan dengan jumlah kerja A yang dilakukan oleh satu mol gas selama pemuaian akibat kenaikan suhu sebesar 1 K pada tekanan konstan P:

C p = DENGAN ay+SEBUAH

Dapat ditunjukkan bahwa untuk satu mol gas usahanya adalah A=R

C p = DENGAN ay+R=(i+2)/2*R

Dengan menggunakan hubungan antara kapasitas panas spesifik dan molar, kita menemukan kapasitas panas spesifik:

C p = (i+2)/2*R

Pengukuran langsung kapasitas panas spesifik dan molar sulit dilakukan, karena kapasitas panas gas hanya sebagian kecil dari kapasitas panas wadah tempat gas berada, dan oleh karena itu pengukurannya akan sangat tidak akurat.

Lebih mudah mengukur rasio kehebatan C p / DENGAN ay

=C hal / DENGAN ay=(i+2)/i.

Rasio ini hanya bergantung pada jumlah derajat kebebasan molekul-molekul penyusun gas.

Ilmu fisika memainkan peran penting dalam mempelajari dunia sekitar. Oleh karena itu, konsep dan hukumnya mulai diajarkan di sekolah. Sifat-sifat suatu zat diukur dalam berbagai aspek. Jika kita mempertimbangkan keadaan agregasinya, maka ada teknik khusus. Gas ideal adalah konsep fisik yang memungkinkan kita mengevaluasi sifat dan karakteristik material yang menyusun seluruh dunia.

Definisi umum

Gas ideal adalah model yang interaksi antar molekulnya diabaikan. Proses interaksi partikel suatu zat satu sama lain cukup kompleks.

Ketika mereka terbang berdekatan satu sama lain dan berada pada jarak yang sangat dekat, mereka akan saling tolak menolak. Namun pada jarak yang jauh, gaya tarik menarik antar molekul relatif kecil. Jika jarak rata-rata satu sama lain besar, posisi zat ini disebut gas yang dijernihkan. Interaksi partikel-partikel tersebut memanifestasikan dirinya sebagai tumbukan molekul yang jarang terjadi. Ini hanya terjadi jika mereka terbang berdekatan. Dalam gas ideal, interaksi molekul tidak diperhitungkan sama sekali. Pada gas ideal jumlah molekulnya sangat banyak. Oleh karena itu, perhitungan hanya dilakukan dengan menggunakan metode statistik. Selain itu, perlu dicatat bahwa partikel-partikel zat dalam hal ini didistribusikan secara merata di ruang angkasa. Ini adalah keadaan gas ideal yang paling umum.

Kapan suatu gas dapat dianggap ideal?

Ada beberapa faktor yang menyebabkan suatu gas disebut ideal. Tanda pertama adalah perilaku molekul sebagai benda yang benar-benar elastis; tidak ada gaya tarik menarik di antara keduanya. Dalam hal ini, gasnya akan sangat habis. Jarak antara komponen terkecil suatu zat akan jauh lebih besar daripada ukurannya. Dalam hal ini, kesetimbangan termal akan tercapai secara instan di seluruh volume. Untuk mencapai posisi gas ideal dalam kondisi laboratorium, jenis gas sebenarnya dijernihkan. Beberapa zat dalam keadaan gas, bahkan pada suhu kamar dan tekanan atmosfer normal, praktis tidak berbeda dari keadaan ideal.

Batasan penerapan model

Gas alam dipertimbangkan tergantung pada tugas yang diberikan. Jika seorang peneliti diberi tugas untuk menentukan hubungan antara suhu, volume dan tekanan, maka dapat dipertimbangkan keadaan ideal suatu zat dimana gas memiliki akurasi yang tinggi hingga tekanan yang diukur dalam beberapa puluh atmosfer. Namun dalam kasus mempelajari transisi fasa, misalnya penguapan dan kondensasi, proses mencapai keseimbangan dalam gas, model yang dipertimbangkan tidak dapat digunakan bahkan pada tekanan yang sangat rendah. Tekanan gas pada dinding tabung reaksi terjadi ketika molekul-molekul secara tidak sengaja membentur kaca. Ketika guncangan seperti itu sering terjadi, tubuh manusia dapat merasakan perubahan ini sebagai dampak yang berkelanjutan.

Persamaan gas ideal

Berdasarkan prinsip utama teori kinetika molekuler, persamaan utama gas ideal diturunkan.

Kerja suatu gas ideal mempunyai persamaan sebagai berikut: p = 1 / 3 m 0 nv 2, dimana p adalah tekanan gas ideal, m 0 adalah berat molekul, v 2 adalah konsentrasi rata-rata partikel, kuadrat dari kecepatan molekul. Jika kita menyatakan gerak kinetik rata-rata partikel materi sebagai Ek = m 0 n/ 2, maka persamaannya akan berbentuk sebagai berikut: p = 2 / 3 nEk. Molekul gas, yang mengenai dinding bejana, berinteraksi dengannya sebagai benda elastis menurut hukum mekanika. Dorongan dari dampak tersebut ditransmisikan ke dinding kapal.

Suhu

Dengan hanya menghitung tekanan gas pada dinding bejana, tidak mungkin menentukan energi kinetik rata-rata partikelnya.

Selain itu, hal ini tidak dapat dilakukan baik untuk molekul individu maupun konsentrasinya. Oleh karena itu, untuk mengukur parameter gas perlu ditentukan besaran lain. Ini adalah suhu, yang juga berhubungan dengan energi kinetik molekul. Indikator ini bertindak sebagai besaran fisis skalar. Suhu menggambarkan kesetimbangan termodinamika. Dalam keadaan ini, tidak ada perubahan parameter di tingkat mikro. Suhu diukur sebagai deviasi dari nol. Ini mencirikan kejenuhan dengan pergerakan kacau partikel gas terkecil. Ini diukur dengan nilai rata-rata energi kinetiknya. Indikator ini ditentukan dengan menggunakan termometer dalam derajat dengan berbagai tingkatan. Ada skala absolut termodinamika (Kelvin) dan variasi empirisnya. Mereka berbeda dalam titik awalnya.

Persamaan posisi gas ideal dengan memperhatikan suhu

Fisikawan Boltzmann menyatakan bahwa energi kinetik rata-rata suatu partikel sebanding dengan suhu absolut. Ek = 3 / 2 kT, dimana k = 1,38∙10-23, T adalah suhu. Usaha gas ideal sama dengan: P = NkT/V, dimana N adalah jumlah molekul, V adalah volume bejana. Jika kita menambahkan konsentrasi n = N/V pada indikator ini, maka rumus di atas akan terlihat seperti ini: p = nkT. Kedua persamaan ini mempunyai bentuk penulisan yang berbeda, namun menghubungkan tekanan, volume, dan suhu untuk gas ideal. Perhitungan ini dapat diterapkan pada gas murni dan campurannya. Dalam versi terakhir, n harus dipahami sebagai jumlah keseluruhan molekul zat, konsentrasi totalnya, atau jumlah mol total zat.

Tiga hukum gas

Gas ideal dan hukum khususnya ditemukan secara eksperimental dan baru kemudian dikonfirmasi secara teoritis.

Hukum khusus pertama menyatakan bahwa gas ideal yang massa dan suhunya tetap akan mempunyai tekanan yang berbanding terbalik dengan volumenya. Suatu proses yang suhunya konstan disebut isotermal. Jika tekanan selama penelitian konstan, maka volume sebanding dengan suhu absolut. Hukum ini menyandang nama Gay-Lussac. Proses isokhorik terjadi pada volume konstan. Dalam hal ini, tekanan akan sebanding dengan suhu absolut. Namanya adalah hukum Charles. Ini adalah tiga hukum khusus perilaku gas ideal. Mereka dikonfirmasi hanya setelah menguasai pengetahuan tentang molekul.

Skala pengukuran absolut

Dalam skala pengukuran absolut, satuannya biasa disebut Kelvin. Itu dipilih berdasarkan skala Celsius yang populer. Satu Kelvin sama dengan satu derajat Celsius. Namun dalam skala absolut, nol dianggap sebagai nilai dimana tekanan gas ideal pada volume konstan akan menjadi nol.

Ini adalah sistem yang diterima secara umum. Nilai suhu ini disebut nol mutlak. Setelah melakukan perhitungan yang tepat, Anda bisa mendapatkan jawaban bahwa nilai indikator ini adalah -273 derajat Celcius. Hal ini menegaskan adanya hubungan antara skala absolut dan skala Celcius. Hal ini dapat dinyatakan dalam persamaan berikut: T = t + 237. Perlu diperhatikan bahwa tidak mungkin mencapai nol mutlak. Setiap proses pendinginan didasarkan pada penguapan molekul dari permukaan suatu zat. Mendekati nol mutlak, gerak translasi partikel melambat sedemikian rupa sehingga penguapan hampir berhenti total. Namun dari sudut pandang teoretis murni, jika titik nol mutlak benar-benar dapat dicapai, maka kecepatan pergerakan molekul akan berkurang sedemikian rupa sehingga dapat disebut tidak ada sama sekali. Pergerakan termal molekul akan terhenti.

Setelah mempelajari konsep seperti gas ideal, Anda dapat memahami prinsip kerja zat apa pun. Dengan memperluas pengetahuan di bidang ini, seseorang dapat memahami sifat dan perilaku zat gas apa pun.