Kaip apskaičiuoti dujų slėgį 4 būdais. Pagrindinės IRT nuostatos ir jų eksperimentinis pagrindimas.? Kaip pasikeis idealių dujų slėgis?

APIBRĖŽIMAS

Spaudimas inde su dujomis susidaro susidūrus molekulėms į jo sienelę.

Dėl šiluminio judėjimo dujų dalelės retkarčiais atsitrenkia į indo sieneles (1a pav.). Su kiekvienu smūgiu molekulės tam tikra jėga veikia indo sienelę. Sudedamos viena į kitą, atskirų dalelių smūgio jėgos sudaro tam tikrą slėgio jėgą, kuri nuolat veikia indo sienelę. Dujų molekulėms susidūrus su indo sienelėmis, jos pagal mechanikos dėsnius sąveikauja su jomis kaip elastingais kūnais ir perduoda savo impulsus indo sienelėms (1 pav., b).

1 pav. Dujų slėgis indo sienelėje: a) slėgio atsiradimas dėl chaotiškai judančių dalelių smūgių į sieną; b) slėgio jėga, atsirandanti dėl tampraus dalelių poveikio.

Praktikoje dažniausiai jie susiduria ne su grynomis dujomis, o su dujų mišiniu. Pavyzdžiui, atmosferos oras yra azoto, deguonies, anglies dioksido, vandenilio ir kitų dujų mišinys. Kiekviena iš mišinyje esančių dujų prisideda prie bendro slėgio, kurį dujų mišinys daro ant indo sienelių.

Galioja dujų mišiniui Daltono dėsnis:

dujų mišinio slėgis yra lygus kiekvieno mišinio komponento dalinių slėgių sumai:

APIBRĖŽIMAS

Dalinis slėgis- slėgis, kurį užimtų į dujų mišinį įtrauktos dujos, jei jos vienos užimtų tūrį, lygų mišinio tūriui tam tikroje temperatūroje (2 pav.).

2 pav. Daltono dėsnis dujų mišiniui

Molekulinės kinetinės teorijos požiūriu Daltono dėsnis tenkinamas, nes idealių dujų molekulių sąveika yra nereikšminga. Todėl kiekvienos dujos daro slėgį indo sienelėje, tarsi inde nebūtų kitų dujų.

Problemų sprendimo pavyzdžiai

1 PAVYZDYS

2 PAVYZDYS

Pratimai	Uždaroje talpykloje yra 1 molio deguonies ir 2 molių vandenilio mišinys. Palyginkite dalinį dujų slėgį (deguonies slėgį) ir (vandenilio slėgį):
Atsakymas	Dujų slėgis susidaro dėl molekulių susidūrimo su konteinerio sienelėmis jis nepriklauso nuo dujų rūšies. Šiluminės pusiausvyros sąlygomis į dujų mišinį patenkančių dujų, šiuo atveju deguonies ir vandenilio, temperatūra yra tokia pati. Tai reiškia, kad dalinis dujų slėgis priklauso nuo atitinkamų dujų molekulių skaičiaus. Yra vienas molis bet kurios medžiagos

Instrukcijos

Rasti spaudimas idealus dujų Esant vidutinio greičio, vienos molekulės masės ir koncentracijos reikšmėms pagal formulę P=⅓nm0v2, kur n yra koncentracija (gramais arba moliais litre), m0 yra vienos molekulės masė.

Apskaičiuokite spaudimas jei žinai temperatūrą dujų ir jo koncentracija, naudojant formulę P=nkT, kur k yra Boltzmanno konstanta (k=1,38·10-23 mol·K-1), T yra temperatūra absoliučioje Kelvino skalėje.

Rasti spaudimas iš dviejų lygiaverčių Mendelejevo-Clayperono lygties versijų, priklausomai nuo žinomų verčių: P=mRT/MV arba P=νRT/V, kur R yra universali dujų konstanta (R=8,31 ​​J/mol K), ν - in moliai, V – tūris dujų m3.

Jei problemos teiginyje nurodoma vidutinė molekulė dujų ir jo koncentracija, rasti spaudimas naudojant formulę P=⅔nEк, kur Eк yra kinetinė energija J.

Rasti spaudimas iš dujų dėsnių – izochorinis (V = const) ir izoterminis (T = const), jei nurodyta spaudimas vienoje iš valstybių. Izochoriniame procese slėgio santykis dviejose būsenose lygus santykiui: P1/P2=T1/T2. Antruoju atveju, jei temperatūra išlieka pastovi, slėgio sandauga dujų savo tūriu pirmoje būsenoje yra lygus tam pačiam sandaugai antroje būsenoje: P1·V1=P2·V2. Išreikškite nežinomą kiekį.

Apskaičiuojant dalinį garų slėgį, jei temperatūra ir oras pateikti sąlygoje, išreikškite spaudimas iš formulės φ/100=Р1/Р2, kur φ/100 yra santykinė drėgmė, Р1 yra dalinė spaudimas vandens garai, P2 – didžiausia vandens garų vertė tam tikroje temperatūroje. Skaičiuodami naudokite didžiausio garų slėgio (maksimalaus dalinio slėgio) priklausomybės nuo temperatūros lenteles Celsijaus laipsniais.

Naudingi patarimai

Norėdami gauti tikslesnius rodmenis, kai reikia apskaičiuoti dujų slėgį eksperimente ar laboratorijoje, naudokite aneroidinį barometrą arba gyvsidabrio barometrą. Norėdami išmatuoti dujų slėgį inde arba balione, naudokite įprastą arba elektroninį manometrą.

Šaltiniai:

• Sočiųjų vandens garų slėgis ir tankis priklausomai nuo temperatūros – lentelė
• dujų slėgio formulė

Ar kibiras atlaikys, jei į jį įpilsite vandens? O jei įpilsite sunkesnio skysčio? Norint atsakyti į šį klausimą, reikia apskaičiuoti spaudimas, kurį skystis veikia konkretaus indo sieneles. To labai dažnai reikia gamyboje – pavyzdžiui, gaminant cisternas ar rezervuarus. Ypač svarbu apskaičiuoti konteinerių stiprumą, kai kalbama apie pavojingus skysčius.

Jums reikės

• Laivas
• Skystis, kurio tankis žinomas
• Paskalio dėsnio išmanymas
• Hidrometras arba piknometras
• Matavimo stiklinė
• Koregavimo lentelė oro svėrimui
• Valdovas

Instrukcijos

Šaltiniai:

• Skysčio slėgio ant indo dugno ir sienelių apskaičiavimas

Net ir šiek tiek pastangų galite sukurti reikšmingą spaudimas. Viskas, ko tam reikia, yra sutelkti šias pastangas į nedidelį plotą. Ir atvirkščiai, jei didelė jėga yra tolygiai paskirstyta dideliame plote, spaudimas pasirodys palyginti mažas. Norėdami tiksliai sužinoti, kuris iš jų, turėsite atlikti skaičiavimą.

Instrukcijos

Jei uždavinys rodo ne jėgą, o apkrovos masę, apskaičiuokite jėgą pagal formulę: F = mg, kur F yra jėga (N), m yra masė (kg), g yra gravitacinis pagreitis, lygus 9,80665 m. / s².

Jei sąlygos, o ne plotas, nurodykite geometrinius ploto, kuriame jis pasirodo, parametrus spaudimas, pirmiausia apskaičiuokite šios srities plotą. Pavyzdžiui, stačiakampiui: S=ab, kur S plotas (m²), a ilgis (m), b plotis (m): S=πR², kur S plotas (m²), π yra skaičius " pi", 3,1415926535 (be matmenų reikšmė), R - spindulys (m).

Norėdami sužinoti spaudimas, padalinkite jėgą iš ploto: P=F/S, kur P - spaudimas(Pa), F - jėga (n), S - plotas (m²).

Rengiant eksportui skirtų prekių lydimuosius dokumentus, gali tekti išreikšti spaudimas svarais kvadratiniame colyje (PSI). Tokiu atveju vadovaukitės tokiu santykiu: 1 PSI = 6894,75729 Pa.

Spaudimas yra jėgos ir ploto, kurį ji veikia, santykis, N/m2.

Dujų molekulės nuolat juda tiesia linija, visomis įmanomomis kryptimis. Kai dujos yra uždarytos inde, molekulės nuolat susiduria su indo sienelėmis, taip sukurdamos slėgį. Taigi slėgis yra bendra molekulių susidūrimo jėga indo paviršiaus ploto vienetui. Kaitinant didėja molekulių judėjimo greitis, o kartu ir dujų slėgis inde.

Yra:

Darbinis slėgis- tai slėgis inde, kuriuo jis gali veikti esant faktinei darbo aplinkos ir aplinkos oro temperatūrai.

Bandomasis slėgis- tai slėgis, kuriam esant atliekami hidraulinio stiprumo bandymai.

Absoliutus spaudimas– tai perteklinis slėgis + atmosferos slėgis.

Perteklinis slėgis– jei slėgis didesnis už atmosferos slėgį, tai vadinama pertekliumi, jei Vakuuminis slėgis (vakuuminis slėgis)– kai slėgis mažesnis nei atmosferinis.

Atmosferos slėgis- atmosferos slėgis ant visų joje esančių objektų ir žemės paviršiaus. Atmosferos slėgį sukuria gravitacinis oro traukimas į Žemę. Atmosferos slėgis matuojamas barometru. Atmosferos slėgis, lygus 760 mm aukščio gyvsidabrio stulpelio slėgiui. 0 °C temperatūroje vadinamas normaliu atmosferos slėgiu.

Slėgio vienetai:

Atmosferos slėgį galima išmatuoti ne tik gyvsidabrio stulpelio aukščiu. Pavyzdžiui:

Viena fizinė atmosfera = 101325 Pa arba 1,01325 kgf/cm2 arba 10,1325 mwst ir tt

Techninė atmosfera lygi lygiai 100 000 Pa, tai yra, viena techninė atmosfera yra maždaug lygi vienai fizinei atmosferai.

Matavimo vienetai yra susiję vienas su kitu:

1 techninė atmosfera = 1 kgf / cm2 = 1 baras = 10 m.v. Art. = 10000 mm.in.st. = 760 mm. r. Art. = 0,1 MPa = 1000 mil bar = 100 kPa.

Tankis– tai kūno masės ir tūrio santykis, matuojamas kg/m3.

Dujų tankis garų būsenoje normaliomis sąlygomis (temperatūra 0 °C ir slėgis 101,325 kPa):

Metanas turi 0,717 kg/m3;

Propanas turi 2,004 kg/m3;

Butanas turi 2,702 kg/m3;

Suskystintoms angliavandenilių dujoms, kurios yra skystos būsenos, atitinkamai:

Metanas turi 416 kg/m3 (0,4 kg/litre);

Propanas turi 528 kg/m3 (0,5 kg/l);

Butanas turi 601 kg/m3 (0,6 kg/l);

Jei palyginsime jį su vandens tankiu, lygiu 1000 kg/m3 arba 1 kg/l, paaiškėja, kad skystos būsenos dujos yra maždaug du kartus lengvesnės už vandenį.

Garų pavidalo dujų tankis standartinėmis sąlygomis (temperatūra +20 °C ir slėgis 101,325 kPa):

Metanas turi 0,668 kg/m3;

Propanas turi 1,872 kg/m3;

Butanas turi 2,519 kg/m3;

Vadinasi, kylant temperatūrai, dujų tankis mažėja!

Santykinis tankis yra dujų tankis, palyginti su oro tankiu, kuris yra lygus 1,293 kg/m3.

Metanui 0,717 / 1,293 = 0,554 kg/m3;

Propanas turi 2,004 / 1,293 = 1,554 kg/m3;

Butanas turi 2,702 / 1,293 = 2,090 kg/m3;

Vadinasi, metanas yra maždaug dvigubai sunkesnis už orą, o propanas ir butanas – maždaug dvigubai sunkesni už orą!

Temperatūra- tai kūno įkaitimo laipsnis. Medžiagos temperatūra daugiausia lemia jos savybes. Pavyzdžiui, medžiagos, kurios normaliomis sąlygomis yra skystos, kaitinamos tampa dujinės, o vėsdamos – kietos.

Absoliuti temperatūra- tai temperatūra, kurioje sustoja molekulinis judėjimas, žemiau kurios negalima atvėsinti joks kūnas, ir ji lygi -273,15 ° C.

Virimo temperatūra- temperatūra, kurioje medžiaga pereina iš skysčio į garų būseną. Butanas (-0,5 °C), propanas (-42 °C), metanas (-161 °C).

Degimo temperatūra- temperatūra, kuri susidaro visiškai degant kurui. Propanas ir butanas turi apytiksliai (+ 2110 °C), metanas (+2045 °C).

Savaiminio užsidegimo temperatūra- temperatūra, iki kurios mišinys turi būti pašildytas, kad tolesnis degimas vyktų be uždegimo šaltinio. Propanui (500 - 590 °C), butanui (530 - 570 °C), metanui (550 - 800 °C).

Plieninių dujotiekių apsaugos nuo korozijos tipai. Ką reikėtų daryti atliekant darbus suvirinant, ant esamų dujotiekių ir prieš atliekant darbus, susijusius su dujotiekių atjungimu.

Visi plieniniai dujotiekiai yra koroziniai. Vamzdžių vidinių paviršių korozija priklauso nuo dujų savybių. Padidėjęs deguonies, drėgmės, vandenilio sulfido ir kitų agresyvių junginių kiekis dujose prisideda prie korozijos vystymosi. Kova su vidine korozija susijusi su pačių dujų valymu.
Į žemę nutiestų vamzdžių išorinių paviršių korozija skirstoma į tris rūšis – cheminę, elektrocheminę, elektrinę.

Cheminė ir elektrocheminė korozija siejama su grunto įtaka, elektrinė – su klaidžiojančių srovių dirvožemyje, tekančių iš elektrifikuoto transporto bėgių, įtaka.
Cheminę koroziją lemia dirvožemio drėgmės laipsnis ir druskų, rūgščių, šarmų, organinių medžiagų buvimas dirvožemyje. Šio tipo korozija nėra lydima elektrinių procesų. Vamzdžio storis tolygiai mažėja išilgai jo ilgio, o tai pašalina vamzdžio pažeidimo riziką. Siekiant apsaugoti vamzdžius nuo cheminės korozijos, naudojamas pasyviosios apsaugos metodas. Vamzdynas izoliuojamas bituminėmis-gumos mastika arba polimerinėmis juostomis. Mūsų regione naudojamas labai sustiprintas izoliacijos tipas (gruntas, mastika, stiklo pluoštas, mastika, stiklo pluoštas, mastika, kraftpopierius). Taip pat galima naudoti ekstruzinio polietileno izoliaciją.

Elektrocheminė korozija yra metalo, atliekančio elektrodo vaidmenį, sąveikos su agresyviais grunto tirpalais - elektrolitais rezultatas. Metalas siunčia teigiamai įkrautus jonus (katijonus) į dirvą. Praradus katijonus, metalas sunaikinamas. Vamzdžio dalis įkraunama neigiamai, o gruntas – teigiamai. Dėl elektrocheminės korozijos vamzdyje gali susidaryti kiaurymės. Dujotiekio apsaugai nuo elektrocheminės korozijos naudojama katodinė (aktyvioji) apsauga. Neigiamas potencialas iš katodo stoties nukreipiamas į dujotiekį. Apsaugota dujotiekio dalis tampa katodo zona. Magnio aukojamieji elektrodai, esantys šalia dujotiekio, naudojami kaip anodas. Anodas, prarandantis katijonus, kurie patenka į dirvą, sunaikinamas. Katijonai patenka į vamzdį, o tada į elektros grandinę. Vamzdis nesunaikinamas, nes jo katijonai jo nepalieka. Viena katodinė stotis saugo 1-20 km ilgio dujotiekio atkarpą. (priklausomai nuo aukojamų elektrodų skaičiaus).

Yra apsauginė apsauga nuo elektrocheminės korozijos. Skirtumas tarp šio tipo apsaugos nuo katodinės apsaugos yra tas, kad dujotiekio atkarpa virsta katodu be katodinės stoties. Metalinis strypas, įdėtas į žemę šalia dujotiekio, naudojamas kaip anodas - apsauga. Elektros grandinė yra tokia pati kaip ir su katodine apsauga. Anodo – protektorius – metalas yra cinko, magnio ir aliuminio lydiniai, kurie turi didesnį neigiamą potencialą nei juodieji metalai. Vieno apsaugos įrenginio apsauginė zona yra iki 70 metrų.

Elektros korozija, kaip jau buvo pažymėta, yra susijusi su klaidžiojančiomis srovėmis, tekančiomis iš elektrifikuoto transporto bėgių į dirvą. Perkeliant į neigiamą traukos pastotės polių, tose vietose, kur pažeidžiama izoliacija, į dujotiekį patenka klajojančios srovės. Netoli traukos pastotės klaidžiojančios srovės iš dujotiekio išeina į žemę katijonų pavidalu, o tai lemia metalo sunaikinimą. Elektros korozija yra pavojingesnė nei elektrocheminė korozija. Elektrinis poliarizuotas drenažas naudojamas apsaugoti nuo elektros korozijos.
Jo veikimo principas yra toks, kad srovė, patenkanti į dujotiekį, nukreipiama atgal į klajojančios srovės šaltinį.
Antžeminiams dujotiekiams apsaugoti nuo korozijos dengiamos dažų ir lako dangos (du sluoksniai grunto ir du sluoksniai dažų).

Atliekant darbus, susijusius su suvirinimu ir karštais darbais (nesiskverbiant į dujotiekį – suvirinant, keičiant flanšinių jungčių tarpiklius ir pan.), dujų slėgis turi būti sumažintas iki 40–200 mm. v.st. Jei dujų slėgis nukrypsta nuo nurodytų parametrų, darbai turi būti sustabdyti, kol bus nustatytos ir pašalintos priežastys.

Atliekant darbus, susijusius su dujotiekių atjungimu, būtina išjungti aktyviąją apsaugą (jei yra) ir sumontuoti elektros trumpiklį.

Kaip žinoma, daugelis gamtoje esančių medžiagų gali būti trijų agregacijos būsenų: kietas, skystas Ir dujinis.

Doktrina apie materijos savybes įvairiose agregacijos būsenose remiasi idėjomis apie materialaus pasaulio atominę-molekulinę struktūrą. Molekulinė kinetinė materijos struktūros teorija (MKT) grindžiama trimis pagrindiniais principais:

• visos medžiagos susideda iš mažyčių dalelių (molekulių, atomų, elementariųjų dalelių), tarp kurių yra tarpai;
• dalelės yra nuolatiniame šiluminiame judėjime;
• tarp materijos dalelių yra sąveikos jėgos (trauka ir atstūmimas); šių jėgų prigimtis yra elektromagnetinė.

Tai reiškia, kad medžiagos agregacijos būsena priklauso nuo molekulių santykinės padėties, atstumo tarp jų, sąveikos jėgų tarp jų ir judėjimo pobūdžio.

Medžiagos dalelių sąveika ryškiausia kietoje būsenoje. Atstumas tarp molekulių yra maždaug lygus jų pačių dydžiams. Dėl to susidaro gana stipri sąveika, kuri praktiškai neleidžia dalelėms judėti: jos svyruoja aplink tam tikrą pusiausvyros padėtį. Jie išlaiko savo formą ir tūrį.

Skysčių savybės paaiškinamos ir jų sandara. Medžiagos dalelės skysčiuose sąveikauja ne taip intensyviai nei kietose, todėl gali staigiai pakeisti savo vietą – skysčiai neišlaiko formos – yra skysti. Skysčiai išlaiko tūrį.

Dujos yra molekulių, atsitiktinai judančių visomis kryptimis, nepriklausomai viena nuo kitos, rinkinys. Dujos neturi savo formos, užima visą joms skirtą tūrį ir yra lengvai suspaudžiamos.

Yra ir kita materijos būsena – plazma. Plazma yra iš dalies arba visiškai jonizuotos dujos, kuriose teigiamų ir neigiamų krūvių tankiai yra beveik vienodi. Pakankamai stipriai kaitinant bet kuri medžiaga išgaruoja, virsdama dujomis. Jei dar padidinsite temperatūrą, šiluminės jonizacijos procesas smarkiai sustiprės, t. y. dujų molekulės pradės skaidytis į jas sudarančius atomus, kurie vėliau virsta jonais.

Idealus dujų modelis. Slėgio ir vidutinės kinetinės energijos ryšys.

Norint išaiškinti dėsnius, reglamentuojančius medžiagos elgesį dujinėje būsenoje, svarstomas idealizuotas realių dujų modelis – idealios dujos. Tai dujos, kurių molekulės laikomos materialiais taškais, kurie sąveikauja ne per atstumą, o sąveikauja tarpusavyje ir su konteinerio sienelėmis susidūrimo metu.

Idealios dujos – Tai dujos, kuriose jų molekulių sąveika yra nereikšminga. (Ek>>Er)

Idealios dujos yra mokslininkų sukurtas modelis, skirtas suprasti dujas, kurias iš tikrųjų stebime gamtoje. Jis negali apibūdinti jokių dujų. Netaikoma, kai dujos yra labai suslėgtos, kai dujos virsta skysta būsena. Tikros dujos elgiasi kaip idealios dujos, kai vidutinis atstumas tarp molekulių yra daug kartų didesnis už jų dydžius, t.y. esant pakankamai dideliems vakuumams.

Idealių dujų savybės:

1. atstumas tarp molekulių yra daug didesnis nei molekulių dydis;
2. dujų molekulės yra labai mažos ir yra elastingi rutuliukai;
3. traukos jėgos siekia nulį;
4. sąveika tarp dujų molekulių vyksta tik susidūrimų metu, o susidūrimai laikomi absoliučiai elastingais;
5. šių dujų molekulės juda atsitiktinai;
6. molekulių judėjimas pagal Niutono dėsnius.

Dujinės medžiagos tam tikros masės būseną apibūdina vienas nuo kito priklausomi fizikiniai dydžiai, vadinami būsenos parametrai. Tai apima apimtisV, spaudimaspir temperatūraT.

Dujų tūrisžymimas V. Apimtis dujų kiekis visada sutampa su talpos, kurią jos užima, tūriu. SI tūrio vienetas m 3.

Spaudimas– fizinis dydis lygus jėgos santykiuiF, veikiantis jam statmeną paviršiaus elementą, plotąSšis elementas.

p = F/ S SI slėgio vienetas paskalį[Pa]

Iki šiol buvo naudojami nesisteminiai slėgio vienetai:

techninė atmosfera 1 at = 9,81-104 Pa;

fizinę atmosferą 1 atm = 1,013-105 Pa;

gyvsidabrio milimetrų 1 mmHg Art. = 133 Pa;

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

Kaip susidaro dujų slėgis? Kiekviena dujų molekulė, atsitrenkdama į indo, kurioje ji yra, sienelę, trumpą laiką veikia sieną tam tikra jėga. Dėl atsitiktinio poveikio sienai jėga, kurią veikia visos molekulės sienos ploto vienetui, laikui bėgant greitai kinta tam tikros (vidutinės) vertės atžvilgiu.

Dujų slėgisatsiranda dėl atsitiktinio molekulių poveikio indo, kuriame yra dujos, sieneles.

Naudodami idealiųjų dujų modelį galime apskaičiuoti dujų slėgis indo sienelėje.

Molekulei sąveikaujant su indo sienele tarp jų atsiranda jėgos, kurios paklūsta trečiajam Niutono dėsniui. Dėl to projekcija υ x statmenai sienai molekulinis greitis keičia savo ženklą į priešingą, o projekcija υ y greitis lygiagretus sienai išlieka nepakitęs.

Prietaisai, matuojantys slėgį, vadinami slėgio matuokliai. Slėgio matuokliai fiksuoja laiko vidutinę slėgio jėgą jautraus elemento (membranos) ar kito slėgio imtuvo ploto vienetui.

Skysčio slėgio matuokliai:

1. atviras – mažam, virš atmosferos, slėgiui matuoti
2. uždaras – mažiems žemiau atmosferos slėgiams matuoti, t.y. mažas vakuumas

Metalinis slėgio matuoklis– aukštam slėgiui matuoti.

Pagrindinė jo dalis – lenktas vamzdis A, kurio atviras galas yra prilituotas prie vamzdžio B, kuriuo teka dujos, o uždaras – sujungtas su rodykle. Dujos pro čiaupą ir vamzdelį B patenka į vamzdį A ir jį išlenkia. Laisvas vamzdžio galas, judantis, paleidžia perdavimo mechanizmą ir rodyklę. Skalė sugraduota slėgio vienetais.

Idealiųjų dujų molekulinės kinetinės teorijos pagrindinė lygtis.

Pagrindinė MKT lygtis: idealių dujų slėgis yra proporcingas molekulės masės, molekulių koncentracijos ir molekulių greičio vidutinio kvadrato sandaugai

p= 1/3m 0· n·v 2

m 0 - vienos dujų molekulės masė;

n = N/V – molekulių skaičius tūrio vienete arba molekulių koncentracija;

v 2 – vidutinis kvadratinis molekulių judėjimo greitis.

Kadangi vidutinė molekulių transliacinio judėjimo kinetinė energija yra E = m 0 *v 2 /2, tai pagrindinę MKT lygtį padauginus iš 2, gauname p = 2/3 n (m 0 v 2)/2 = 2/3 E n

p = 2/3 E n

Dujų slėgis yra lygus 2/3 vidutinės dujų tūrio vienete esančių molekulių transliacinio judėjimo kinetinės energijos.

Kadangi m 0 n = m 0 N/V = m/V = ρ, kur ρ yra dujų tankis, turime p= 1/3· ρ·v 2

Jungtinis dujų įstatymas.

Makroskopiniai dydžiai, vienareikšmiškai apibūdinantys dujų būseną, vadinamidujų termodinaminiai parametrai.

Svarbiausi dujų termodinaminiai parametrai yra josapimtisV, slėgis p ir temperatūra T.

Bet koks dujų būsenos pokytis vadinamastermodinaminis procesas.

Bet kuriame termodinaminiame procese keičiasi dujų parametrai, lemiantys jų būseną.

Santykis tarp tam tikrų parametrų verčių proceso pradžioje ir pabaigoje vadinamasdujų įstatymas.

Vadinamas dujų dėsnis, išreiškiantis ryšį tarp visų trijų dujų parametrųjungtinis dujų įstatymas.

p = nkT

Santykis p = nkT susieti dujų slėgį su jų temperatūra ir molekulių koncentracija buvo gautas idealių dujų, kurių molekulės sąveikauja tarpusavyje ir su indo sienelėmis tik elastingų susidūrimų metu, modeliui. Šis ryšys gali būti parašytas kita forma, nustatant ryšį tarp makroskopinių dujų tūrio parametrų V, spaudimas p, temperatūra T o medžiagos kiekis ν. Norėdami tai padaryti, turite naudoti lygybes

kur n yra molekulių koncentracija, N yra bendras molekulių skaičius, V yra dujų tūris

Tada gauname arba

Kadangi esant pastoviai dujų masei N išlieka nepakitusi, tai Nk yra pastovus skaičius, o tai reiškia

Esant pastoviai dujų masei, tūrio ir slėgio sandauga, padalinta iš absoliučios dujų temperatūros, yra vienoda visoms šios dujų masės būsenoms.

Dujų slėgio, tūrio ir temperatūros ryšį nustatančią lygtį XIX amžiaus viduryje gavo prancūzų fizikas B. Clapeyronas ir dažnai vadinama. Clayperono lygtis.

Clayperon lygtis gali būti parašyta kita forma.

p = nkT,

atsižvelgiant į tai

Čia N– molekulių skaičius inde, ν – medžiagos kiekis, N A yra Avogadro konstanta, m– dujų masė inde, M– molinė dujų masė. Rezultate gauname:

Avogadro konstantos N A sandauga pagalBoltzmanno konstantak vadinamas universali (molinė) dujų konstanta ir yra pažymėtas raide R.

Jo skaitinė vertė SI R= 8,31 J/mol K

Santykis

paskambino idealiųjų dujų būsenos lygtis.

Formoje, kurią gavome, pirmą kartą užrašė D. I. Mendelejevas. Todėl vadinama dujų būsenos lygtis Clapeyrono – Mendelejevo lygtis.`

Vienam moliui bet kokių dujų šis ryšys yra toks: pV=RT

Įdiegkime fizinė molinės dujų konstantos reikšmė. Tarkime, kad tam tikrame cilindre po stūmokliu prie temperatūros E yra 1 molis dujų, kurių tūris yra V. Jeigu dujos izobariškai (esant pastoviam slėgiui) kaitinamos 1 K, tai stūmoklis pakils iki aukščio Δh. , o dujų tūris padidės ΔV.

Parašykime lygtį pV=RTšildomoms dujoms: p (V + ΔV) = R (T + 1)

ir iš šios lygybės atimti lygtį pV=RT, atitinkančią dujų būklę prieš kaitinant. Gauname pΔV = R

ΔV = SΔh, kur S yra cilindro pagrindo plotas. Pakeiskime gautą lygtį:

pS = F – slėgio jėga.

Gauname FΔh = R, o jėgos ir stūmoklio poslinkio sandauga FΔh = A yra stūmoklio judėjimas, atliekamas šia jėga prieš išorines jėgas dujų plėtimosi metu.

Taigi, R = A.

Universali (molinė) dujų konstanta skaitine prasme lygi darbui, kurį atlieka 1 molis dujų, kai jas izobariškai kaitinant 1 K.

1 klausimas

Pagrindinės IRT nuostatos ir jų eksperimentinis pagrindimas.?

1. Visos medžiagos susideda iš molekulių, t.y. turi diskrečią struktūrą, molekulės yra atskirtos tarpais.

2. Molekulės yra nuolatiniame atsitiktiniame (chaotiškame) judėjime.

3. Tarp kūno molekulių yra sąveikos jėgos.

Brauno judesys?.

Brauno judėjimas yra nenutrūkstamas atsitiktinis dujose suspenduotų dalelių judėjimas.

Molekulinės sąveikos jėgos?

Tiek trauka, tiek atstūmimas tarp molekulių veikia vienu metu. Molekulių sąveikos pobūdis yra elektromagnetinis.

Molekulių kinetinė ir potencinė energija?

Atomai ir molekulės sąveikauja, todėl turi potencialią energiją E p.

Potenciali energija laikoma teigiama, kai molekulės atstumia viena kitą, ir neigiama, kai molekulės traukia.

2 klausimas

Molekulių ir atomų matmenys ir masės

Bet kuri medžiaga susideda iš dalelių, todėl medžiagos kiekis v(nu) laikomas proporcingu dalelių, ty struktūrinių elementų, esančių organizme, skaičiui.

Medžiagos kiekio vienetas yra molis. Molis – tai medžiagos kiekis, turintis tiek pat bet kurios medžiagos struktūrinių elementų, kiek atomų yra 12 g C12 anglies. Medžiagos molekulių skaičiaus ir medžiagos kiekio santykis vadinamas Avogadro konstanta:

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

Avogadro konstanta rodo, kiek atomų ir molekulių yra viename medžiagos molyje. Molinė masė yra vieno molio medžiagos masė, lygi medžiagos masės ir medžiagos kiekio santykiui:

Molinė masė išreiškiama kg/mol. Žinodami molinę masę, galite apskaičiuoti vienos molekulės masę:

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

Vidutinė molekulių masė paprastai nustatoma cheminiais metodais. Avogadro konstanta labai tiksliai nustatoma keliais fizikiniais metodais. Molekulių ir atomų masės labai tiksliai nustatomos naudojant masės spektrografą.

Molekulių masės yra labai mažos. Pavyzdžiui, vandens molekulės masė: m=29,9*10 -27

Molinė masė yra susijusi su santykine Mg molekuline mase. Santykinė molekulinė masė yra vertė, lygi tam tikros medžiagos molekulės masės ir 1/12 C12 anglies atomo masės santykiui. Jei žinoma medžiagos cheminė formulė, tai naudojant periodinę lentelę galima nustatyti jos santykinę masę, kuri, išreikšta kilogramais, parodo šios medžiagos molinę masę.

Avogadro numeris

Avogadro skaičius, Avogadro konstanta yra fizinė konstanta, skaitine prasme lygi nurodytų struktūrinių vienetų (atomų, molekulių, jonų, elektronų ar bet kokių kitų dalelių) skaičiui 1 molyje medžiagos. Apibrėžiamas kaip atomų skaičius 12 gramų (tiksliai) gryno anglies-12 izotopo. Paprastai žymimas kaip N A, rečiau kaip L

N A = 6,022 140 78(18)×10 23 mol −1.

Apgamų skaičius

Molis (simbolis: molis, tarptautinis: mol) yra medžiagos kiekio matavimo vienetas. Atitinka medžiagos kiekį, kuriame yra N A dalelių (molekulių, atomų, jonų ar bet kokių kitų identiškų struktūrinių dalelių). N A yra Avogadro konstanta, lygi atomų skaičiui 12 gramų anglies nuklido 12C. Taigi dalelių skaičius viename bet kurios medžiagos molyje yra pastovus ir lygus Avogadro skaičiui N A.

Molekulių greitis

Medžiagos būsena

Agregacijos būsena – tai medžiagos būsena, kuriai būdingos tam tikros kokybinės savybės: gebėjimas arba nesugebėjimas išlaikyti tūrį ir formą, ilgo ir trumpo nuotolio tvarkos buvimas ar nebuvimas ir kt. Agregacijos būsenos pasikeitimą gali lydėti staigus laisvosios energijos, entropijos, tankio ir kitų pagrindinių fizinių savybių pasikeitimas.

Yra trys pagrindinės agregacijos būsenos: kieta, skysta ir dujinė. Kartais ne visai teisinga plazmą priskirti agregacijos būsenai. Yra ir kitų agregacijos būsenų, pavyzdžiui, skystieji kristalai arba Bose-Einšteino kondensatas.

3 klausimas

Idealios dujos, dujų slėgis

Idealios dujos yra dujos, kuriose nėra sąveikos jėgos tarp molekulių.

Dujų slėgis susidaro dėl molekulių susidūrimų. Slėgio jėga per sekundę vienam paviršiui vadinama dujų slėgiu.

P – dujų slėgis [pa]

1 mmHg Art. =133 Pa

P 0 (ro)=101325 Pa

P= 1/3*m 0 *n*V 2-pagrindinė MKT lygtis

n – molekulių koncentracija [m -3 ]

n = N/V- molekulių koncentracija

V 2 – vidutinis kvadratinis greitis

P= 2/3*n*E K pagrindines lygtis

P= n*k*T MKT

E K – kinetinė energija

EK = 3/2kT(kT-kotE)