Isoprotsessid on termodünaamilised protsessid, mille käigus aine hulk ja veel üks füüsikaline suurus – olekuparameetrid: rõhk, mahutemperatuur – jäävad muutumatuks. Niisiis vastab isobaarne protsess konstantsele rõhule, isohooriline ruumalale, isotermiline temperatuurile, isentroopne entroopiale (näiteks pöörduv adiabaatiline protsess). Neid protsesse termodünaamilisel diagrammil kujutavaid jooni nimetatakse vastavalt isobaariks, isokooriks, isotermiks ja adiabaadiks. Isoprotsessid on polütroopse protsessi erijuhud.

Isobaarne protsess

Isobaarne protsess (vanakreeka ισος, isos - "sama" + βαρος, baros - "kaal") - termodünaamilise süsteemi oleku muutmise protsess konstantsel rõhul ()

Gaasi mahu sõltuvust temperatuurist konstantsel rõhul uuris 1802. aastal eksperimentaalselt Joseph Louis Gay-Lussac. Gay-Lussaci seadus: konstantse rõhu ja gaasi massi ja selle molaarmassi konstantsete väärtuste korral jääb gaasi ruumala ja selle absoluutse temperatuuri suhe konstantseks: V / T = konst.

Isokooriline protsess

Põhiartikkel: isokooriline protsess

Isohooriline protsess (kreeka koorist - hõivatud koht) on termodünaamilise süsteemi oleku muutmise protsess konstantsel helitugevusel (). Ideaalsete gaaside puhul kirjeldab isohoorilist protsessi Charlesi seadus: antud gaasi massi korral konstantse ruumala korral on rõhk otseselt võrdeline temperatuuriga:

Diagrammis isohoorilist protsessi kujutavat joont nimetatakse isohooriks.

Samuti väärib märkimist, et gaasile antav energia kulub siseenergia muutmiseks, st Q = 3 * ν * R * T / 2 = 3 * V * ΔP, kus R on universaalne gaasikonstant, ν on moolide arv gaasis, T on temperatuur kelvinites, V gaasi maht, ΔP rõhu muutuse juurdekasv. ja isohoorilist protsessi kujutav joon diagrammil, P (T) telgedes, tuleks pikendada ja ühendada punktiirjoonega alguspunktiga, kuna võib tekkida arusaamatus.

Isotermiline protsess

Isotermiline protsess (kreeka keelest "termos" - soe, kuum) - termodünaamilise süsteemi oleku muutmise protsess konstantsel temperatuuril () (). Isotermilist protsessi kirjeldab Boyle'i – Mariotte'i seadus:

Konstantsel temperatuuril ning gaasi massi ja selle molaarmassi konstantsete väärtuste korral jääb gaasi mahu ja rõhu korrutis konstantseks: PV = konst.

Isoprotsessi graafikud erinevates koordinaatsüsteemides

Adiabaatiline protsess

Adiabaatiline protsess on selline gaasi olekute muutumine, mille puhul see ei anna alla ega ima soojust väljastpoolt. Järelikult iseloomustab adiabaatilist protsessi gaasi ja keskkonna vahelise soojusvahetuse puudumine. Kiireid protsesse võib pidada adiabaatilisteks. Kuna adiabaatilise protsessi käigus soojusülekanne puudub, siis saab termodünaamika alguse võrrandi I kuju

Gaasi oleku kirjeldamiseks piisab kolme makroskoopilise parameetri - mahu - määramisest V, surve lk ja temperatuur T... Kui muudate ühte neist parameetritest, muutub ka ülejäänud. Kui maht, rõhk ja temperatuur muutuvad samaaegselt, on eksperimentaalselt raske mingeid seaduspärasusi tuvastada. Lihtsam on esmalt käsitleda konstantse massiga gaasi ( m= const), fikseerige ühe makroparameetri väärtus ( V, lk või T) ja kaaluge muudatust kahes teises.

Protsessid, milles üks parameetritest lk, V või Τ jääb konstantseks antud gaasi massi korral, nn isoprotsessid.

isos tähendab kreeka keelest "võrdne".

Ideaalses gaasis toimuvaid isoprotsesse kirjeldavad seadused avastati eksperimentaalselt.

Isotermiline protsess

Isotermiline protsess on isoprotsess, mis toimub konstantsel temperatuuril: Τ = konst.

therme - soe.

Seaduse avastasid katseliselt iseseisvalt inglise keemik ja füüsik Robert Boyle (1662) ning prantsuse füüsik Edm Marriott (1676).

Isotermilise protsessi seadus(Boyle-Mariotte): kindla gaasi massi korral konstantsel temperatuuril on rõhu ja mahu korrutis konstantne väärtus:

\ (~ p \ cdot V = \ operaatorinimi (const) \) või kahe oleku jaoks \ (~ p_1 \ cdot V_1 = p_2 \ cdot V_2. \)

Isotermilise protsessi läbiviimiseks on vaja gaasiga täidetud anum termostaadiga kokku puutuda.

Termostaat on seade konstantse temperatuuri hoidmiseks. Vaata üksikasju wikipediast

Ligikaudu võib isotermilist protsessi pidada protsessiks aeglane gaasi kokkusurumine või paisumine kolviga anumas. Sel juhul toimib keskkond termostaadina.

Isobaarne protsess

Isobaarne protsess on isoprotsess, mis toimub konstantsel rõhul: lk= konst.

baros - kaal, kaal.

J. Charlesi teos avaldati pärast J. Gay-Lussaci avastamist. Kuid isobaarilist protsessi vene õpikutes nimetatakse Gay Lussaci seadus, valgevene keeles - Charlesi seadus.

Isobaarse protsessi seadus: antud gaasi massi korral konstantsel rõhul on ruumala ja absoluutse temperatuuri suhe konstantne väärtus:

\ (~ \ dfrac (V) (T) = \ operaatorinimi (const), \) või \ (~ \ dfrac (V_1) (T_1) = \ dfrac (V_2) (T_2). \)

Seda seadust saab kirjutada temperatuuri kaudu t mõõdetuna Celsiuse kraadides \ [~ V = V_0 \ cdot (1 + \ alfa \ cdot t), \] kus V 0 - gaasi maht temperatuuril 0 ° С, α = 1/273 K -1 - mahupaisumise temperatuuritegur.

Kogemused näitavad, et väikese tiheduse korral ei sõltu mahupaisumise temperatuuritegur gaasi tüübist, s.t. on kõigi gaaside puhul sama).

Isobaarse protsessi saab saavutada kaaluta kolviga silindriga.

Isokooriline protsess

Isokooriline protsess on isoprotsess, mis toimub konstantsel mahul: V= konst.

chora - hõivatud ruum, maht.

Seda seadust uurisid eksperimentaalselt iseseisvalt prantsuse füüsikud Jacques Charles (1787) ja Joseph Gay-Lussac (1802).

Vene õpikutes nimetatakse isohoorilist protsessi Karli seaduseks, valgevene keeles - Gay-Lussaci seaduseks.

Isohoorilise protsessi seadus: antud gaasi massi korral konstantse ruumala juures on rõhu ja absoluutse temperatuuri suhe konstantne väärtus:

\ (~ \ dfrac (p) (T) = \ operaatorinimi (const) \) või \ (~ \ dfrac (p_1) (T_1) = \ dfrac (p_2) (T_2). \)

Kui temperatuuri mõõdetakse Celsiuse skaalal, kirjutatakse Gay-Lussaci seadus järgmiselt: \ [~ p = p_0 \ cdot (1 + \ alfa \ cdot t), \] kus lk 0 - gaasi rõhk 0 ° С, α - rõhu temperatuuritegur, mis osutus kõigi gaaside jaoks samaks: α = 1/273 K -1.

Isohoorilise protsessi saab saavutada õhupallis, mis ei muuda oma mahtu antud temperatuurimuutusega.

Põhjalik eksperimentaalne kontrollimine kaasaegsete meetoditega on näidanud, et ideaalse gaasi olekuvõrrand ning sellest tulenevad Boyle-Mariotte, Gay-Lussaci ja Charlesi seadused kirjeldavad päris gaaside käitumist madalal rõhul ja mitte liiga madalal temperatuuril üsna täpselt. .

Natuke matemaatikat

Funktsioonide graafik y(x), kus a, b ja koos- konstantsed väärtused:

y = a⋅x- koordinaatide alguspunkti läbiv sirgjoon (joon. 1, a);
y = c- teljega risti asetsev sirgjoon y ja koordinaadiga punkti läbimine y = c(joon. 1, b);
\ (~ y = \ dfrac (b) (x) \) - hüperbool (joon. 1, c).

Riis. 1

Isoprotsessi graafikud

Kuna me kaalume kolme makroparameetrit p, T ja V, siis on võimalikud kolm koordinaatsüsteemi: ( lk, V), (V, Τ ), (lk, T).

Nimetatakse antud massi parameetrite vahelise seose graafikud konstantsel temperatuuril isotermid.

Vaatleme kahte isotermilist protsessi temperatuuridega T 1 ja T 2 (T 2 > T 1). Koordinaatides, kus on temperatuuritelg (( V, Τ) ja ( p, T T, ja punktide läbimine T 1 ja T 2 (joonis 2, a, b).

p, V). Isotermilise protsessi jaoks \ (~ p \ cdot V = \ operaatorinimi (const) \). Tähistagem seda konstanti tähega z 1 . Siis

\ (~ p \ cdot V = z_1 \) või \ (~ p = \ dfrac (z_1) (V) \).

Selle funktsiooni graafik on hüperbool (joonis 2, c).

Riis. 2

Nimetatakse gaasi parameetrite seose graafikud konstantse gaasi massi ja rõhu juures isobaarid.

Vaatleme kahte isobaarilist protsessi rõhuga lk 1 ja lk 2 (lk 2 > lk 1). Koordinaatides, kus on rõhutelg (( p, Τ) ja ( p, V)), on graafikud teljega risti asetsevad sirged lk, ja punktide läbimine lk 1 ja lk 2 (joonis 3, a, b).

Määratleme graafiku tüübi telgedes ( V, T). Isobaarse protsessi jaoks \ (~ \ dfrac (V) (T) = \ operaatorinimi (const) \). Tähistagem seda konstanti tähega z 2. Siis

\ (~ \ dfrac (V) (T) = z_2 \) või \ (~ V = z_2 \ cdot T \).

Selle funktsiooni graafik on koordinaatide alguspunkti läbiv sirgjoon (joonis 3, c).

Riis. 3

Nimetatakse konstantse gaasimassi ja konstantse ruumala gaasiparameetrite seose graafikuid isohoorid.

Vaatleme kahte isohoorilist protsessi mahtudega V 1 ja V 2 (V 2 > V 1). Koordinaatides, kus on mahutelg (( V, Τ) ja ( p, V)), on graafikud teljega risti asetsevad sirged V, ja punktide läbimine V 1 ja V 2 (joonis 4, a, b).

Määratleme graafiku tüübi telgedes ( p, T). Isohoorilise protsessi jaoks \ (~ \ dfrac (p) (T) = \ operaatorinimi (const) \). Tähistagem seda konstanti tähega z 3. Siis

\ (~ \ dfrac (p) (T) = z_3 \) või \ (~ p = z_3 \ cdot T \).

Selle funktsiooni graafik on koordinaatide alguspunkti läbiv sirgjoon (joonis 4, c).

Riis. 4

Kõik isoprotsessi graafikud on sirged (erand, hüperbool telgedes lk(V)). Need sirged läbivad kas nulli või ühe teljega risti.
Kuna gaasi rõhk, selle maht ja temperatuur ei saa võrduda nulliga, siis nullväärtustele lähenedes on graafiku jooned kujutatud katkendjoontena.

Ideaalgaasi olekuvõrrand

Isoprotsessides muutusid kaks parameetrit kolmanda konstantsel väärtusel. Kuid on juhtumeid, kui kolm parameetrit muutuvad korraga. Näiteks kui Maa pinnal kuumutatud õhk tõuseb, siis see paisub, selle rõhk väheneb ja temperatuur langeb.

Temperatuuri ühendav võrrand T, surve lk ja maht V ideaalse gaasi antud massi jaoks nimetatakse gaasi olekuvõrrand.

See võrrand saadi eksperimentaalselt, kuid selle saab tuletada MKT põhivõrrandist:

\ (~ p = n \ cdot k \ cdot T. \)

Definitsiooni järgi gaasi kontsentratsioon

\ (~ n = \ dfrac NV, \)

kus N on molekulide arv. Siis

\ (~ p = \ dfrac NV \ cdot k \ cdot T \ Paremnool \ dfrac (p \ cdot V) (T) = k \ cdot N. \ qquad (1) \)

Konstantse gaasimassi korral on selles olevate molekulide arv konstantne ja korrutis \ (~ k \ cdot N = \ operaatorinimi (const). \) Seetõttu,

\ (~ \ dfrac (p \ cdot V) (T) = \ operaatorinimi (const) \) või kahe oleku jaoks \ (~ \ dfrac (p_1 \ cdot V_1) (T_1) = \ dfrac (p_2 \ cdot V_2) ( T_2). \ Qquad (2) \)

Seos (2) on ideaalse gaasi olekuvõrrand. Teda kutsutakse Clapeyroni võrrand... Seda kasutatakse juhtudel, kui gaasi mass ja selle keemiline koostis ei muutu ning on vaja võrrelda kahte gaasi olekut.

Clapeyroni-Mendelejevi võrrand

Võrrandis (1) molekulide arv N saab väljendada Avogadro konstandiga \ (~ N = \ dfrac mM \ cdot N_A \), kus m- gaasi mass, Μ on selle molaarmass. Siis saame \ (~ \ dfrac (p \ cdot V) (T) = \ dfrac mM \ cdot k \ cdot N_A \ Paremnool \)

\ (~ p \ cdot V = \ dfrac mM \ cdot R \ cdot T. \ qquad (3) \)

Siin \ (~ R = k \ cdot N_A \) on universaalne gaasikonstant, mis on võrdne

R= 1,38 · 10 -23 J / K · 6,02 · 10 23 mol -1 = 8,31 J / (mol · K).

Võrrand (3) on ka ideaalse gaasi olekuvõrrand. Sellisel kujul salvestas selle esmakordselt vene teadlane D.I. Mendelejev, seetõttu nimetatakse seda Clapeyron-Mendelejevi võrrand... See kehtib mis tahes gaasimassi jaoks ja ühendab ühe gaasi oleku parameetrid.

Avogadro ja Daltoni seadused

Olekuvõrrandist tuleneb kaks tagajärge:

Valemist (1) saame \ (~ N = \ dfrac (p \ cdot V) (k \ cdot T) \), millest on näha, et kui erinevad gaasid hõivavad samadel temperatuuridel ja rõhkudel võrdses mahus, siis number N neil on ka samad molekulid, st. järgneb empiiriliselt Avogadro seadus: võrdse rõhu ja temperatuuri korral sisaldavad võrdsed kogused mis tahes gaase sama arvu molekule.
Laske anumas sisaldada gaaside segu, millest igaüks avaldab teiste puudumisel vastava rõhu lk 1 , lk 2 , ... (osalised rõhud gaasid). Kirjutame iga gaasi olekuvõrrandi:
\ (~ p_1 \ cdot V = N_1 \ cdot k \ cdot T, p_2 \ cdot V = N_2 \ cdot k \ cdot T, \ ldots \)
ja liita need kokku:
\ (~ p_1 + p_2 + \ ldots = \ dfrac ((N_1 + N_2 + \ ldots) \ cdot k \ cdot T) (V) = \ dfrac (N \ cdot k \ cdot T) (V), \)
kus N 1 + N 2 + ... = N- gaasisegu molekulide arv. Aga \ (~ \ dfrac (N \ cdot k \ cdot T) (V) = p \).
Seega lk = lk 1 + lk 2 + ... st. gaasisegu rõhk on võrdne iga gaasi osarõhkude summaga- see on Daltoni seadus, mille ta avastas eksperimentaalselt 1801. aastal.

Kirjandus

Aksenovich L.A. Füüsika keskkoolis: teooria. Ülesanded. Testid: Õpik. toetus asutustele, kes pakuvad obs. keskkonnad, haridus / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Minsk: Adukatsya i vyhavanne, 2004. - Lk 143-146.

Teema: ISOPROTSESSID JA NENDE GRAAFIKA. TÄIUSLIKE GAASIDE SEADUSED.

Õppe- ja kasvatusülesanded

Didaktiline eesmärk

Õpetage õpilasi rakendama Cliperoni-Mendelejevi võrrandit gaasides toimuvate protsesside mõõtmise erijuhtudel.

Andke isoprotsessi mõiste, gaasiseaduste valemid ja nende parameetrite erinevates koordinaattelgedes muutuvate parameetrite sõltuvuse graafikud erinevate isoprotsesside jaoks.

Hariduslik eesmärk

Õpetada rakendama materialistliku dialektika põhjuslikku kategooriat gaasirõhu muutuste seletamisel ruumala ja temperatuuri muutustega molekulaarkineetilise teooria seisukohast.

Põhiteadmised ja -oskused

Oskab määrata gaasi alg-, vahe- ja lõppseisundi parameetreid, funktsionaalseid sõltuvusi gaasiprotsessides ning lahendada tundmatute parameetrite leidmise ülesandeid.

Koostage ja analüüsige gaasi isoprotsesside graafikuid.

Uue materjali esitamise järjekord

Korrake varem uuritud materjali gaasirõhu sõltuvusest molekulide kontsentratsioonist ja translatsioonilise liikumise kiirustest

Muutuvate parameetritega gaasi olekuvõrrandi sisestamine: mass, maht, rõhk ja temperatuur.

Konstantse massiga gaasi olekuvõrrand.

Gaaside isoprotsesside mõiste. Definitsioonid ja nende liigid.

Isotermiline protsess. Boyle-Mariotte'i seadus.

Isobaarne protsess. Gay-Lussaci seadus.

Isokooriline protsess. Charlesi seadus.

Varustus

Muutuva mahuga silinder; demonstratsioon manomeeter; kummist toru; korgiga klaaskolb, millest lastakse läbi L-kujuline klaastoru veetilgaga; elektripliit; termomeeter; anum veega.

Meeleavaldused

Gaasi ruumala ja rõhu seos konstantsel temperatuuril (isotermiline protsess), gaasi mahu sõltuvus temperatuurist konstantsel rõhul (isobaarne protsess), gaasi rõhu sõltuvus temperatuurist konstantsel ruumalal (isohooriline protsess) ). Kõik demonstratsioonid viiakse läbi selleks, et näidata muutuvate gaasiparameetrite vahelist kvalitatiivset seost.

Õpilaste tunnetusliku tegevuse motiveerimine

Tehnoloogias on sageli protsesse, kus ühe konstantse parameetriga toimub gaasi oleku muutus või selle parameetri väikesed muutused jäetakse tähelepanuta. Sel juhul on väga oluline teada, kuidas isoprotsess kulgeb.

Tunniplaan

Õpilaste teadmiste, oskuste ja võimete proovilepanek

Õpilaste suuliste küsitluste kaardid

Kaart 1

Tuletage ühe mooli gaasi kohta Cliperoni-Mendelejevi võrrand.

Milline on seos molaarse gaasikonstandi, Avogadro konstandi ja Boltzmanni konstandi vahel?

Määrake hapnikumolekuli ruutkeskmine kiirus, kui see tekitab rõhu 2 ∙ 10 5 Pa molekulikontsentratsiooni juures 4 ∙ 10 25 m –3. Vastus. ν = 530 m/s.

2. kaart

Tuletage mis tahes gaasi massi jaoks Cliperoni-Mendelejevi võrrand.

Kuidas sõltub gaasirõhk temperatuurist molekulide konstantse kontsentratsiooni korral? Vastus. p = n0kT... Rõhk on otseselt võrdeline gaasi termodünaamilise temperatuuriga.

Kui palju gaasimolekule on 138-liitrises anumas temperatuuril 27 ° C ja rõhul 6 ∙ 10 5 Pa? Vastus. n = 2 ∙ 10 25 .

Kaart 3

Kaart 4

1) Mis on Boltzmanni konstandi ja molaarse gaasikonstandi füüsikaline tähendus? Millega nad on SI-s võrdsed?

2) Miks sõltub tõelise gaasi rõhk gaasi enda liigist?

3) Plasma ioonide temperatuur tähe keskpunktis on 10 6 K. Määrake selle plasma iga iooni keskmine kineetiline energia. Vastus Ē k = 2,07 ∙ 10 -16 J.

Uue materjali õppimine

1. Viige läbi sissejuhatav vestlus järgmiste küsimustega:

1) Mis väljendab gaasi molekulaarkineetilise teooria põhivõrrandit?

2) Millest sõltub gaasirõhk anuma seintele?

3) Millise valemiga arvutatakse gaasimolekulide kontsentratsioon?

4) Selgitage molekulaarkineetilise teooria seisukohalt gaasi rõhu sõltuvust molekulide kontsentratsioonist ja nende liikumise kiirusest?

2. Olekuvõrrand muutuvate massi, mahu, rõhu ja temperatuuri parameetritega gaasi jaoks. Olgu gaasi alg(ühe)oleku parameetrid m 1, p 1, V 1 ja T 1, lõpp(muu) oleku parameetrid m 2, p 2, V 2 ja T 2. Kirjutame Cliperoni-Mendelejevi võrrandid iga gaasi oleku kohta:

P 1 V 1 = RT; p 2 V 2 = RT 2 .

Terminiga jagades saame:

Ülesande lahendamiseks:

Teatud mass gaasi rõhul 3 ∙ 10 5 Pa ja temperatuuril 300 K. Seejärel eraldus ⅜ balloonis olevast gaasist, kusjuures selle temperatuur langes 240 K-ni. Millise rõhu juures jääb gaas silindrisse. silinder?

Vastus p 2 = 2 ∙ 10 5 Pa.

3. Gaasi oleku võrrand konstantsel massil. Kui gaasi oleku muutumisel selle mass ei muutu, on võrrand järgmine:

(Clapeyroni võrrand).

Ülesande lahendamiseks:

Teatud gaasi mass rõhul 3 ∙ 10 5 Pa ja temperatuuril 300 K võtab enda alla 20 m 3. Määrake gaasi maht tavatingimustes. V 0 = 54,6 m 3 vastavalt.

4. Gaaside isoprotsesside mõiste... Nimetatakse antud massi gaasi üleminekut ühest konstantse parameetriga ühest olekust teise isoprotsess. Selliseid isoprotsesse on kolm: isomeetriline (T = const), isobaarne (p = const) ja isohooriline (V = const).

5. Isomeetriline protsess. Konstantsel temperatuuril gaasimassi ruumala ja rõhu vahelise seose demonstreerimine. Cliperoni võrrandist on p 1 V 1 = p 2 V 2 ehk üldkujul pV = konst. Sõnastame Boyle-Mariotte'i seaduse: konstantse gaasimassi ja konstantse temperatuuri korral on gaasi mahu korrutis selle rõhu järgi konstantne väärtus.

Ehitame isotermid V, p telgedesse sama gaasi massi jaoks erinevatel temperatuuridel. Temperatuuri tõustes gaasi rõhk tõuseb ja seetõttu paikneb kõrgemale temperatuurile T 2 vastav isoterm madalamale temperatuurile T 1 vastava isotermi kohal (joonis 1).

riis. 1

Gaasi isoterm väljendab gaasi ruumala ja rõhu vahelist pöördsuhet.

Lahendage ülesandeid:

1) 0,5 m 3 mahutavusega anumas on 4 ∙ 10 5 Pa rõhu all olev gaas. Millise mahu võtab see gaas enda alla rõhul 2,5 ∙ 10 5 Pa? Vastus: V 2 = 0,8 m 3.

2) Koostage isotermid koordinaattelgedel T, p ja T, V.

Gaasi tiheduse sõltuvus rõhust isotermilises protsessis. Teisendab Cliperoni-Mendelejevi võrrandi p = mRT / (VM) = pRT / M. Isotermilise protsessi käigus muutub gaasi tihedus otseselt proportsionaalselt selle rõhuga: p 1 / p 2 = p 1 / p 2.

6. Isobaarne protsess. Gaasi mahu sõltuvuse näitamine temperatuurist konstantsel rõhul. Clapeyroni võrrandist saame V 1 V 2 = T 1 / T 2. Sõnastagem Gay-Lussaci seadus: konstantse gaasi massi korral konstantse V juures on gaasi mahtude suhe võrdeline nende termodünaamiliste temperatuuridega.

Erinevad isobaarid vastavad erinevatele rõhkudele. Suurendades p, gaasi maht konstantsel temperatuuril väheneb, mistõttu kõrgemale p 2 vastav isobaari jääb madalamale madalamale p 1 vastavast isobaarist (joonis 2).

Joonis 2

Lahendage ülesandeid:

1) Gaas temperatuuril 27 ° C võtab enda alla 600 cm 3. Kui palju V võtab see gaas temperatuuril 377 ° C ja konstantsel rõhul. Vastus 1300 cm 3.

2) Konstrueerida isobaarid koordinaattelgedes T, V; V, p ja T, lk.

7. Isokooriline protsess. Näidake gaasi rõhu sõltuvust temperatuurist konstantse ruumala korral. Clapeyroni võrrandist saame p 1 / p 2 = T 1 / T 2. Sõnastame Charlesi seaduse: konstantse gaasimassi ja konstantse V juures on gaasirõhu suhe otseselt võrdeline nende termodünaamiliste temperatuuride suhtega. Ehitame isohoori T, p telgedesse mööda kahte iseloomulikku punkti (0,0) ja (T 0, p 0). Erinevad isohoorid vastavad erinevatele helitugevustele. Gaasi V suurenemisega konstantsel temperatuuril selle rõhk väheneb, seetõttu jääb suurele V 2 -le vastav isohoori alla väiksemale V 1 vastavale isohoorile (joonis 3).

Riis. 3

Konsolideerimiseks lahendage ülesande ülesanded:

1) Gaas on silindris temperatuuril 250 K ja rõhul 8 ∙ 10 5 Pa. Määrake gaasirõhk balloonis temperatuuril 350 K. Alates 11,2 ∙ 10 5 Pa.

2) Konstrueerida isohoorid koordinaattelgedes T, p; T, V ja V, lk.

Kodutöö: Materiaalse gaasi seadused

Selles õppetükis jätkame gaasi kolme makroskoopilise parameetri vahelise seose uurimist ja täpsemalt nende seost gaasiprotsessides, mis toimuvad ühe neist kolmest parameetrist konstantsel väärtusel ehk isoprotsessid: isotermiline, isohooriline ja isobaarne.

Vaatleme järgmist isoprotsessi – isobaarilist protsessi.

Definitsioon. Isobaarne(või isobaariline) protsessi- ideaalse gaasi ülemineku protsess ühest olekust teise konstantse rõhu väärtuse juures. Esimest korda kaalus sellist protsessi prantsuse teadlane Joseph-Louis Gay-Lussac (joonis 4), seetõttu kannab seadus tema nime. Kirjutame selle seaduse

Ja nüüd arvestades: ja

Gay Lussaci seadus

See seadus eeldab ilmselgelt otseselt proportsionaalset seost temperatuuri ja mahu vahel: temperatuuri tõustes täheldatakse mahu suurenemist ja vastupidi. Võrrandis olevate muutuvate suuruste, st T ja V sõltuvuse graafik on järgmisel kujul ja seda nimetatakse isobaariks (joonis 3):

Riis. 3. Isobaarsete protsesside graafikud koordinaatides V-T ()

Tuleb märkida, et kuna töötame SI-süsteemis ehk absoluutse temperatuuriskaalaga, siis on graafikul absoluutsele nulltemperatuurile lähedane ala, milles see seadus ei täitu. Seetõttu tuleks nullilähedases piirkonnas sirgjoon tõmmata katkendjoonega.

Riis. 4. Joseph Louis Gay-Lussac ()

Lõpuks kaaluge kolmandat isoprotsessi.

Definitsioon. Isokooriline(või isohooriline) protsessi- ideaalse gaasi ülemineku protsess ühest olekust teise konstantse mahu juures. Protsessi käsitles esimest korda prantslane Jacques Charles (joon. 6), seetõttu kannab seadus tema nime. Kirjutame Charlesi seaduse:

Kirjutame tavalise olekuvõrrandi ümber:

Ja nüüd arvestades: ja

Saame: gaasi mis tahes erinevate olekute jaoks või lihtsalt:

Charlesi seadus

See seadus eeldab ilmselgelt otseselt proportsionaalset seost temperatuuri ja rõhu vahel: temperatuuri tõusuga täheldatakse rõhu tõusu ja vastupidi. Võrrandis olevate muutuvate suuruste, st T ja P sõltuvuse graafik on järgmisel kujul ja seda nimetatakse isohooriks (joonis 5):

Riis. 5. Isohooriliste protsesside graafikud V-T koordinaatides

Absoluutse nulli piirkonnas on isohoorilise protsessi graafikute jaoks samuti ainult tingimuslik sõltuvus, seetõttu tuleks ka sirge koordinaatide alguspunkti viia punktiirjoonega.

Riis. 6. Jacques Charles ()

Väärib märkimist, et just see temperatuuri sõltuvus rõhust ja mahust vastavalt isohooriliste ja isobaariliste protsesside ajal määrab gaasitermomeetrite abil temperatuuri mõõtmise efektiivsuse ja täpsuse.

Huvitav on ka see, et ajalooliselt avastati esimestena vaadeldavad isoprotsessid, mis, nagu näitasime, on olekuvõrrandi erijuhud ja alles seejärel Clapeyroni ja Mendelejevi-Clapeyroni võrrandid. Kronoloogiliselt uuriti algul konstantsel temperatuuril, seejärel konstantsel mahul toimuvaid protsesse ja viimasena isobaarilisi protsesse.

Nüüd, et võrrelda kõiki isoprotsesse, oleme need koondanud ühte tabelisse (vt joonis 7). Pange tähele, et muutumatut parameetrit sisaldavate koordinaatide isoprotsesside graafikud näevad tegelikult välja nagu konstandi sõltuvus mõnest muutujast.

Riis. 7.

Järgmises õppetükis vaatleme sellise spetsiifilise gaasi omadusi nagu küllastunud aur, vaatleme lähemalt keemisprotsessi.

Bibliograafia

Myakishev G.Ya., Sinyakov A.Z. Molekulaarfüüsika. Termodünaamika. - M .: Bustard, 2010.
Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Füüsika klass 10. - M .: Ileksa, 2005.
Kasjanov V.A. Füüsika klass 10. - M .: Bustard, 2010.

Slideshare.net ().
E-science.ru ().
Mathus.ru ().

Kodutöö

P. 70: nr 514-518. Füüsika. Probleemide raamat. 10-11 klassid. A. P. Rymkevitš - M .: Bustard, 2013. ()
Milline on suhe ideaalgaasi temperatuuri ja tiheduse vahel isobaarilises protsessis?
Kui põsed on täispuhutud, suureneb nii suu maht kui ka rõhk püsival temperatuuril. Kas see on vastuolus Boyle-Mariotte'i seadusega? Miks?
* Milline näeb välja selle protsessi graafik P-V koordinaatides?

Isobaarne protsess

Isoprotsessi graafikud erinevates koordinaatsüsteemides

Isobaarne protsess(vanakreeka ισος, isos - "sama" + βαρος, baros - "kaal") - termodünaamilise süsteemi oleku muutmise protsess konstantsel rõhul ()

Isokooriline protsess

Isokooriline protsess(kreeka koorist - hõivatud ruum) - termodünaamilise süsteemi oleku muutmise protsess konstantsel helitugevusel (). Ideaalsete gaaside puhul kirjeldab isohoorilist protsessi Charlesi seadus: antud gaasi massi korral konstantse ruumala korral on rõhk otseselt võrdeline temperatuuriga:

Diagrammis isohoorilist protsessi kujutavat joont nimetatakse isohooriks.

Isotermiline protsess

Isotermiline protsess(kreeka keelest "termos" - soe, kuum) - termodünaamilise süsteemi oleku muutmise protsess konstantsel temperatuuril () (). Isotermilist protsessi kirjeldab Boyle'i – Mariotte'i seadus:

Konstantsel temperatuuril ning gaasi massi ja selle molaarmassi konstantsete väärtuste korral jääb gaasi mahu ja rõhu korrutis konstantseks: PV = konst.

Isentroopne protsess

Isentroopne protsess- termodünaamilise süsteemi oleku muutmise protsess konstantse entroopia korral (). Näiteks pöörduv adiabaatiline protsess on isentroopne: sellises protsessis ei toimu soojusvahetust keskkonnaga. Ideaalset gaasi sellises protsessis kirjeldatakse järgmise võrrandiga:

kus on gaasi tüübi järgi määratud adiabaatiline eksponent.

Wikimedia sihtasutus. 2010. aasta.

Vaadake, mis on "isoprotsessid" teistes sõnaraamatutes:

Isoprotsessid on termodünaamilised protsessid, mille käigus mass ja üks olekuparameetrite füüsikalistest suurustest: rõhk, maht või temperatuur jäävad muutumatuks. Niisiis, isobaariline protsess vastab konstantsele rõhule, isohoorilisele ruumalale ... Wikipedia

Molekulaarkineetiline teooria (lühendatult MKT) on teooria, mis vaatleb aine struktuuri kolme peamise ligikaudu õige asendi seisukohast: kõik kehad koosnevad osakestest, mille suurust võib tähelepanuta jätta: aatomitest, molekulidest ja ioonidest; osakesed ... ... Vikipeedia

- (lühendatult MKT) teooria, mis vaatleb aine struktuuri kolme peamise ligikaudu õige asendi seisukohast: kõik kehad koosnevad osakestest, mille suurust võib tähelepanuta jätta: aatomitest, molekulidest ja ioonidest; osakesed on pidevas ... ... Vikipeedias

Raamatud

Konstruktsioonimaterjalide deformatsiooni- ja tugevusomaduste statistiline prognoosimine, G. Pluvinazh, V. T. Sapunov, See raamat esitleb uut meetodit, mis pakub üldist metoodikat kineetiliste protsesside karakteristikute ennustamiseks, sama metalli- ja polümeermaterjalide puhul. Meetod… Kategooria: Õpikud ülikoolidele Väljaandja: