Izoprotsesslar termodinamik jarayonlar bo'lib, ular davomida moddaning miqdori va yana bittasi jismoniy miqdorlar- davlat parametrlari: bosim, hajm va harorat - o'zgarishsiz qoladi. Shunday qilib, doimiy bosim izobarik jarayonga, hajm - izoxorik, harorat - izotermik, entropiya - izentropik (masalan, qaytariladigan adiabatik jarayon) mos keladi. Har qanday termodinamik diagrammada bu jarayonlarni tasvirlaydigan chiziqlar mos ravishda izobar, izoxora, izoterm va adiabatik deb ataladi. Izoprotsesslar politropik jarayonning alohida holatlaridir.

Izobarik jarayon

Izobarik jarayon (qadimgi yunoncha itos, isos - "bir xil" + paros, baros - "vazn") - doimiy bosimda termodinamik tizim holatini o'zgartirish jarayoni ()

Gaz hajmining doimiy bosimdagi haroratga bog'liqligi 1802 yilda Jozef Lui Gey-Lyusak tomonidan eksperimental ravishda o'rganilgan. Gey-Lyussak qonuni: Gaz massasi va uning molyar massasining doimiy bosimi va doimiy qiymatlarida gaz hajmining uning mutlaq haroratiga nisbati doimiy bo'lib qoladi: V/T = const.

Izoxorik jarayon

Asosiy maqola: Izoxorik jarayon

Izoxorik jarayon (yunoncha hora - ishg'ol qilingan makon) - doimiy hajmdagi termodinamik tizim holatini o'zgartirish jarayoni (). Ideal gazlar uchun izoxorik jarayon Charlz qonuni bilan tavsiflanadi: doimiy hajmdagi gazning ma'lum bir massasi uchun bosim haroratga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir:

Diagrammada izoxorik jarayon tasvirlangan chiziq izoxora deyiladi.

Shuni ham ta'kidlash kerakki, gazga beriladigan energiya ichki energiyani o'zgartirishga sarflanadi, ya'ni Q = 3* n*R*T/2=3*V*DP, bu erda R universal gaz doimiysi, n - gazdagi mollar soni, T - Kelvindagi harorat, V gaz hajmi, DP bosim o'zgarishi. va diagrammadagi izoxorik jarayonni tasvirlaydigan chiziq, P(T) o'qlarida, uzaytirilishi va koordinatalarning kelib chiqishiga nuqta chiziq bilan bog'lanishi kerak, chunki tushunmovchiliklar paydo bo'lishi mumkin.

Izotermik jarayon

Izotermik jarayon (yunoncha "termos" dan - issiq, issiq) - doimiy haroratda termodinamik tizim holatini o'zgartirish jarayoni ()(). Izotermik jarayon Boyl-Mariot qonuni bilan tavsiflanadi:

Doimiy haroratda va gaz massasining doimiy qiymatlarida va uning molyar massa, gaz hajmining mahsuloti va uning bosimi doimiy bo'lib qoladi: PV = const.

Izoprotsess grafiklari turli tizimlar koordinatalar

Adiabatik jarayon

Adiabatik jarayon - gaz holatining o'zgarishi, u tashqaridan issiqlikni chiqarmaydi va yutmaydi. Binobarin, adiabatik jarayon gaz va atrof-muhit o'rtasida issiqlik almashinuvining yo'qligi bilan tavsiflanadi. Tez jarayonlarni adiabatik deb hisoblash mumkin. Adiabatik jarayonda issiqlik almashinuvi sodir bo'lmagani uchun termodinamika boshlanishining I tenglamasi shaklni oladi.

Gazning holatini tavsiflash uchun uchta makroskopik parametrni - hajmni belgilash kifoya V, bosim p va harorat T. Ushbu parametrlardan birini o'zgartirish boshqalarning o'zgarishiga olib keladi. Agar hajm, bosim va harorat bir vaqtning o'zida o'zgarsa, eksperimental ravishda biron bir naqsh o'rnatish qiyin. Avval doimiy massali gazni ko'rib chiqish osonroq ( m= const), makro parametrlardan birining qiymatini aniqlang ( V, p yoki T) va qolgan ikkitasining o'zgarishini ko'rib chiqing.

Parametrlardan biri bo'lgan jarayonlar p, V yoki Τ gazning ma'lum massasi uchun doimiy bo'lib qoladi deb ataladi izoprotsesslar.

• isos yunoncha "teng" degan ma'noni anglatadi.

Ideal gazdagi izoprotsesslarni tavsiflovchi qonunlar eksperimental tarzda kashf etilgan.

Izotermik jarayon

Izotermik jarayon doimiy haroratda sodir bo'ladigan izoprosesdir: Τ = const.

• termo - issiqlik.

Qonunni ingliz kimyogari va fizigi Robert Boyl (1662) va fransuz fizigi Edme Mariotte (1676) bir-biridan mustaqil ravishda eksperimental ravishda kashf etgan.

Izotermik jarayon qonuni(Boyl-Mariotte): doimiy haroratda berilgan gaz massasi uchun bosim va hajmning mahsuloti doimiy hisoblanadi:

\(~p \cdot V = \operatorname(const)\) yoki ikkita holat uchun \(~p_1 \cdot V_1 = p_2 \cdot V_2 .\)

Izotermik jarayonni amalga oshirish uchun gaz bilan to'ldirilgan idishni termostat bilan aloqa qilish kerak.

• Termostat - bu doimiy haroratni saqlash uchun mo'ljallangan qurilma. Batafsil ma'lumot uchun Vikipediyaga qarang.

• Izotermik jarayonni taxminan jarayon deb hisoblash mumkin sekin pistonli idishdagi gazni siqish yoki kengaytirish. Bu holda termostat atrof-muhitdir.

Izobarik jarayon

Izobarik jarayon doimiy bosim ostida sodir bo'ladigan izoprosesdir: p= const.

• baros - og'irlik, og'irlik.

• J. Charlzning ishi J. Gey-Lyussak kashfiyotidan keyin nashr etilgan. Ammo rus darsliklarida izobarik jarayon deyiladi Gey-Lyusak qonuni, belarus tilida - Charlz qonuni.

Izobar jarayon qonuni: doimiy bosimdagi gazning ma'lum massasi uchun hajmning mutlaq haroratga nisbati doimiy bo'ladi:

\(~\dfrac(V)(T) = \operator nomi(const),\) yoki \(~\dfrac(V_1)(T_1) = \dfrac(V_2)(T_2) .\)

Bu qonunni harorat nuqtai nazaridan yozish mumkin t, Selsiy shkalasi bo'yicha o'lchanadi\[~V = V_0 \cdot (1 + \alpha \cdot t),\] bu erda V 0 - 0 ° C da gaz hajmi, α = 1/273 K -1 - volumetrik kengayishning harorat koeffitsienti.

• Tajriba shuni ko'rsatadiki, past zichlikda volumetrik kengayishning harorat koeffitsienti gaz turiga bog'liq emas, ya'ni. barcha gazlar uchun bir xil).

Izobarik jarayonga vaznsiz pistonli silindr yordamida erishish mumkin.

Izoxorik jarayon

Izoxorik jarayon doimiy hajmda sodir bo'ladigan izoprosesdir: V= const.

• chora - egallagan joy, hajm.

Qonunni fransuz fiziklari Jak Sharl (1787) va Jozef Gey-Lyussak (1802) mustaqil ravishda eksperimental tarzda o‘rgandilar.

• Izoxorik jarayon rus darsliklarida Charlz qonuni, Belarus darsliklarida Gey-Lyussak qonuni deb ataladi.

Izoxorik jarayon qonuni: doimiy hajmdagi berilgan gaz massasi uchun bosimning mutlaq haroratga nisbati doimiy qiymatdir:

\(~\dfrac(p)(T) = \operator nomi(const)\) yoki \(~\dfrac(p_1)(T_1) = \dfrac(p_2)(T_2) .\)

Agar harorat Selsiy shkalasida o'lchansa, Gey-Lyusak qonuni \[~p = p_0 \cdot (1 + \alpha \cdot t),\] ko'rinishida yoziladi. p 0 - 0 ° C da gaz bosimi, α - barcha gazlar uchun bir xil bo'lgan bosimning harorat koeffitsienti: α = 1/273 K -1.

Berilgan harorat o'zgarishi bilan hajmini o'zgartirmaydigan silindrda izoxorik jarayonni olish mumkin.

To'liq eksperimental tekshirish zamonaviy usullar Ideal gazning holat tenglamasi va natijada Boyl-Mariott, Gey-Lyussak va Charlz qonunlari haqiqiy gazlarning past bosimdagi va juda past haroratlarda harakatini juda aniq tasvirlashini ko'rsatdi.

Bir oz matematika

Funksiya grafigi y(x), Qayerda a, b Va Bilan- doimiy qiymatlar:

• y = a⋅x- koordinatalar boshi orqali o'tuvchi to'g'ri chiziq (1-rasm, a);
• y = c- to'g'ri, o'qga perpendikulyar y va koordinatali nuqtadan o'tish y = c(1-rasm, b);
• \(~y = \dfrac(b)(x) \) giperbola (1-rasm, c).

Izoprosess grafiklari

Chunki biz uchta makro parametrni ko'rib chiqamiz p, T Va V, keyin uchta koordinata tizimi mumkin: ( p, V), (V, Τ ), (p, T).

O'zgarmas haroratda berilgan massa parametrlari orasidagi bog'lanish grafiklari deyiladi izotermlar.

Keling, harorat bilan ikkita izotermik jarayonni ko'rib chiqaylik T 1 va T 2 (T 2 > T 1). Harorat o'qi bo'lgan koordinatalarda (( V, T) va ( p, T T, va nuqtalardan o'tish T 1 va T 2 (2-rasm, a, b).

p, V). Izotermik jarayon uchun \(~p \cdot V = \operatorname(const)\). Bu konstantani harf bilan belgilaymiz z 1 . Keyin

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

Bu funksiyaning grafigi giperboladir (2-rasm, v).

O'zgarmas gaz massasi va bosimidagi gaz parametrlari o'rtasidagi bog'liqlik grafiklari deyiladi izobarlar.

Keling, bosim bilan ikkita izobarik jarayonni ko'rib chiqaylik p 1 va p 2 (p 2 > p 1). Bosim o'qi bo'lgan koordinatalarda (( p, T) va ( p, V)), grafiklar o'qga perpendikulyar to'g'ri chiziqlar bo'ladi p, va nuqtalardan o'tish p 1 va p 2 (3-rasm, a, b).

O'qlardagi grafik turini aniqlaymiz ( V, T). Izobar jarayon uchun \(~\dfrac(V)(T) = \operatorname(const)\). Bu konstantani harf bilan belgilaymiz z 2. Keyin

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

Bu funksiyaning grafigi koordinatalar boshi orqali o'tuvchi to'g'ri chiziqdir (3-rasm, v).

O'zgarmas gaz massasi va doimiy hajmdagi gaz parametrlari o'rtasidagi bog'liqlik grafiklari deyiladi izoxoralar.

Keling, hajmli ikkita izoxorik jarayonni ko'rib chiqaylik V 1 va V 2 (V 2 > V 1). Ovoz o'qi bo'lgan koordinatalarda (( V, T) va ( p, V)), grafiklar o'qga perpendikulyar to'g'ri chiziqlar bo'ladi V, va nuqtalardan o'tish V 1 va V 2 (4-rasm, a, b).

O'qlardagi grafik turini aniqlaymiz ( p, T). Izoxorik jarayon uchun \(~\dfrac(p)(T) = \operatorname(const)\). Bu konstantani harf bilan belgilaymiz z 3. Keyin

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

Bu funksiyaning grafigi koordinatalar boshi orqali o'tuvchi to'g'ri chiziqdir (4-rasm, v).

• Izoproseslarning barcha grafiklari to'g'ri chiziqlardir (istisno, o'qlardagi giperbola). p(V)). Bu chiziqlar noldan yoki o'qlardan biriga perpendikulyar o'tadi.
• Gaz bosimidan, uning hajmi va harorati yaqinlashganda nolga teng bo'lishi mumkin emas nol qiymatlar grafik chiziqlar nuqtali chiziqlar sifatida ko'rsatilgan.

Ideal gaz holati tenglamasi

Izoprotsesslarda ikkita parametr o'zgardi, uchinchisining qiymati doimiy bo'lib qoldi. Ammo bir vaqtning o'zida uchta parametr o'zgargan holatlar bo'lishi mumkin. Masalan, Yer yuzasida qizdirilgan havo ko'tarilganda, u kengayadi, bosimi pasayadi va harorat pasayadi.

Harorat bilan bog'liq tenglama T, bosim p va hajm V berilgan massa uchun ideal gaz deyiladi gaz holati tenglamasi.

Bu tenglama eksperimental tarzda olingan, lekin asosiy MKT tenglamasidan olinishi mumkin:

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

Ta'rifga ko'ra, gaz konsentratsiyasi

\(~n = \dfrac NV,\)

Qayerda N- molekulalar soni. Keyin

\(~p = \dfrac NV \cdot k \cdot T \O'ng strelka \dfrac(p \cdot V)(T) = k \cdot N . \qquad (1)\)

Gazning doimiy massasi bilan undagi molekulalar soni doimiy bo'ladi va mahsulot \(~k \cdot N = \operatorname(const).\) Binobarin,

\(~\dfrac(p \cdot V)(T) = \operator nomi(const)\) yoki ikkita holat uchun \(~\dfrac(p_1 \cdot V_1)(T_1) = \dfrac(p_2 \cdot V_2)( T_2) .\qquad (2)\)

Munosabatlar (2) - ideal gazning holat tenglamasi. U chaqiriladi Klapeyron tenglamasi. U quyidagi hollarda qo'llaniladi gaz massasi va u Kimyoviy tarkibi o'zgarmaydi va gazning ikki holatini solishtirish kerak.

Klapeyron-Mendeleyev tenglamasi

(1) tenglamada molekulalar soni N Avogadro doimiysi \(~N = \dfrac mM \cdot N_A\) orqali ifodalanishi mumkin. m- gaz massasi, Μ - uning molyar massasi. Keyin biz \(~\dfrac(p \cdot V)(T) = \dfrac mM \cdot k \cdot N_A \Rightarrow\) ni olamiz.

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

Bu erda \(~R = k \cdot N_A\) universal gaz doimiysi, ga teng

(3) tenglama ham ideal gazning holat tenglamasidir. Bu shaklda birinchi marta rus olimi D.I.Mendeleyev tomonidan yozib olingan, shuning uchun ham shunday nomlangan Klapeyron-Mendeleyev tenglamasi. U har qanday gaz massasi uchun amal qiladi va gazning bir holatining parametrlari bilan bog'liq.

Avogadro va Dalton qonunlari

Holat tenglamasidan ikkita natija kelib chiqadi:

1. (1) formuladan biz \(~N = \dfrac(p \cdot V)(k \cdot T)\) ni olamiz, bu shuni ko'rsatadiki, agar turli gazlar bir xil harorat va bosimlarda teng hajmlarni egallasa, u holda son N ularning molekulalari ham bir xil, ya'ni. empirik tarzda o'rnatiladi Avogadro qonuni: teng bosim va haroratda har qanday gazlarning teng hajmlari bir xil miqdordagi molekulalarni o'z ichiga oladi.
2. Idishda gazlar aralashmasi bo'lsin, ularning har biri, boshqalar yo'qligida, mos keladigan bosimni ta'sir qiladi. p 1 , p 2 , ... (qisman bosimlar gazlar). Har bir gaz uchun holat tenglamasini yozamiz:
   \(~p_1 \cdot V = N_1 \cdot k\cdot T, p_2 \cdot V = N_2 \cdot k \cdot T, \ldots\)
   va ularni qo'shing:
   \(~p_1+ p_2 + \ldots = \dfrac((N_1+ N_2 + \ldots) \cdot k \cdot T)(V) = \dfrac(N \cdot k \cdot T)(V),\)
   Qayerda N 1 + N 2 + ... = N- gaz aralashmasi molekulalari soni. Lekin \(~\dfrac(N \cdot k \cdot T)(V) = p\) .
   Demak, p = p 1 + p 2 + ..., ya'ni. gazlar aralashmasining bosimi har bir gazning qisman bosimlari yig'indisiga teng- Bu Dalton qonuni, 1801 yilda u tomonidan eksperimental ravishda kashf etilgan.

Adabiyot

Aksenovich L.A. Fizika o'rta maktab: Nazariya. Vazifalar. Testlar: Darslik. umumiy ta'lim muassasalari uchun nafaqa. atrof-muhit, ta'lim / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyhavanne, 2004. - S. 143-146.

Mavzu: IZOJARAYONLAR VA ULARNING GRAFIKLARI. IDEAL GAZLAR QONUNLARI.

Tarbiyaviy vazifalar

Didaktik maqsad

Talabalarga Klayperon-Mendeleyev tenglamasini gazlardagi o‘lchash jarayonlarining maxsus holatlarida qo‘llashni o‘rgatish.

Izoprosess tushunchasini, formulasini keltiring gaz qonunlari va turli izoprotsesslar uchun ushbu parametrlarning turli koordinata o'qlarida o'zgaruvchan parametrlarning bog'liqligi grafiklari.

Tarbiyaviy maqsad

Molekulyar kinetik nazariya nuqtai nazaridan gaz bosimining o‘zgarishini hajm va harorat o‘zgarishi bilan izohlashda materialistik dialektikaning sabab-oqibat kategoriyasini qo‘llashni o‘rgatish.

Asosiy bilim va ko'nikmalar

Gazning boshlang'ich, oraliq va yakuniy holatlari parametrlarini, gaz jarayonlaridagi funksional bog'liqliklarni o'rnatish va noma'lum parametrlarni topish masalalarini yecha olish.

Gazdagi izojarayonlarning grafiklarini tuzing va tahlil qiling.

Yangi materialni taqdim etish ketma-ketligi

Gaz bosimining konsentratsiyaga va molekulalarning translatsiya harakati tezligiga bog'liqligi bo'yicha ilgari o'rganilgan materialni takrorlang.

O'zgaruvchan parametrlarga ega gazning holati tenglamasini kiritish: massa, hajm, bosim va harorat.

Gazning massasi o'zgarmagan holat tenglamasi.

Gazlardagi izoprotsesslar haqida tushuncha. Ta'rif va ularning turlari.

Izotermik jarayon. Boyl-Marriott qonuni.

Izobarik jarayon. Gey-Lyusak qonuni.

Izoxorik jarayon. Charlz qonuni.

Uskunalar

O'zgaruvchan hajmli silindr; ko'rgazmali bosim o'lchagich; kauchuk quvur; tiqinli shisha kolba, undan bir tomchi suv solingan L shaklidagi shisha naycha o'tkaziladi; elektr pechka; termometr; suv bilan idish.

Namoyishlar

O'zgarmas haroratda gaz hajmi va bosimi o'rtasidagi bog'liqlik (izotermik jarayon), gaz hajmining doimiy bosimdagi haroratga bog'liqligi (izobar jarayon), gaz bosimining doimiy hajmdagi haroratga bog'liqligi (izokorik jarayon). Barcha namoyishlar gaz o'zgaruvchilari o'rtasidagi sifat munosabatlarini ko'rsatish uchun amalga oshiriladi.

Talabalarning bilim faolligini rag'batlantirish

Texnologiyada gaz holatining o'zgarishi bitta doimiy parametrda sodir bo'lganda yoki bu parametrdagi kichik o'zgarishlar e'tibordan chetda qolsa, jarayonlar tez-tez uchraydi. Bunday holda, izoprosesning qanday davom etishini bilish juda muhimdir.

Dars rejasi

Talabalarning bilim, ko‘nikma va malakalarini tekshirish

Talabalarning og'zaki so'rovi uchun kartalar

1-karta

Bir mol gaz uchun Kleyperon-Mendeleyev tenglamasini chiqaring.

Molyar gaz doimiysi, Avogadro doimiysi va Boltsman doimiysi o'rtasida qanday bog'liqlik bor?

Kislorod molekulasi 4 ∙ 10 25 m –3 molekulyar konsentrasiyada 2 ∙ 10 5 Pa bosim hosil qilsa, uning harakatining oʻrtacha kvadratik tezligini aniqlang. Javob. n = 530 m/s.

2-karta

Har qanday gaz massasi uchun Kleyperon-Mendeleyev tenglamasini chiqaring.

Molekulalarning doimiy konsentratsiyasida gaz bosimi haroratga qanday bog'liq? Javob. p = n0kT. Bosim gazning termodinamik haroratiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.

27 o S haroratda va 6 ∙ 10 5 Pa bosimda sig‘imi 138 litr bo‘lgan idishda nechta gaz molekulasi bor? Javob. n = 2 ∙ 10 25 .

Karta 3

1. Gaz molekulasining kinetik energiyasining haroratga bog‘liqligi formulasini chiqaring.

   Gaz bosimi molekulalarning konsentratsiyasiga qanday bog'liq? Nega?

   2,76∙10 6 = Pa bosim va 200 K haroratda gaz molekulalarining konsentratsiyasini aniqlang.Javob: n 0 = 10 27 m -3.

Karta 4

1) Boltsman doimiysi va molyar gaz konstantasining fizik ma'nosi nima? SIda ular nimaga teng?

2) Nima uchun haqiqiy gazning bosimi gazning o'ziga bog'liq?

3) Yulduz markazidagi plazma ionlarining harorati 10 6 K. Shu plazmaning har bir ionining o'rtacha kinetik energiyasini aniqlang. Javob: Ē k = 2,07∙10 -16 J.

Yangi materialni o'rganish

1. Quyidagi savollar bilan kirish suhbatini o'tkazing:

1) Gazning molekulyar-kinetik nazariyasining asosiy tenglamasi nimani ifodalaydi?

2) Idish devorlariga gaz bosimi nimaga bog'liq?

3) Gaz molekulalarining konsentratsiyasini hisoblash uchun qanday formuladan foydalaniladi?

4) Gaz bosimining molekulalar konsentratsiyasiga va ularning harakat tezligiga bog'liqligini molekulyar kinetik nazariya nuqtai nazaridan tushuntiring?

2. Massa, hajm, bosim va haroratning o'zgaruvchan parametrlari bilan gaz holatining tenglamasi. Gazning dastlabki (bir) holatining parametrlari m 1, p 1, V 1 va T 1, yakuniy (boshqa) holatining parametrlari m 2, p 2, V 2 va T 2 bo'lsin. Gazning har bir holati uchun Kleyperon-Mendeleyev tenglamalarini yozamiz:

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

Atamani atamaga bo'lib, biz quyidagilarni olamiz:

Muammoni hal qilish:

3∙10 5 Pa bosim va 300 K haroratda gazning ma'lum bir massasi. Keyin silindrdagi gazning ⅜ qismi ajralib chiqdi, uning harorati 240 K ga tushdi. Gaz qanday bosimda qoladi. silindr?

Javob: p 2 = 2∙10 5 Pa.

3. Doimiy massadagi gazning holati tenglamasi. Agar gazning holati o'zgarganda uning massasi o'zgarmasa, tenglama quyidagi shaklni oladi:

(Klapeyron tenglamasi).

Muammoni hal qilish:

Gazning ma'lum massasi 3∙10 5 Pa bosim va 300 K haroratda 20 m 3 hajmni egallaydi. Oddiy sharoitda gaz hajmini aniqlang. JAVOB: V 0 = 54,6 m 3.

4. Gazlardagi izoprotsesslar haqida tushuncha. Berilgan gaz massasining bitta doimiy parametrda bir holatdan ikkinchi holatga o'tishi deyiladi izoprotsess. Bunday uchta izoprotsess mavjud: izometrik (T = const), izobarik (p = const) va izoxorik (V = const).

5. Izometrik jarayon. Doimiy haroratda gaz massasining hajmi va bosimi o'rtasidagi bog'liqlikni ko'rsatish. Clayperon tenglamasidan u p 1 V 1 = p 2 V 2 yoki umumiy shaklda pV = const. Keling, Boyl-Mario qonunini tuzamiz: gazning doimiy massasi va doimiy haroratda gaz hajmi va bosimining mahsuloti doimiy qiymatdir.

Turli haroratlarda bir xil gaz massasi uchun V, p o'qlarida izotermalar quramiz. Harorat ko'tarilgach, gaz bosimi ortadi va shuning uchun ko'proq mos keladigan izotermlar yuqori harorat T2 pastki harorat T1 ga mos keladigan izotermiya ustida joylashgan (1-rasm).

guruch. 1

Gaz izotermasi gazning hajmi va bosimi o'rtasidagi teskari proportsional munosabatni ifodalaydi.

Muammolarni hal qilish:

1) Hajmi 0,5 m 3 bo'lgan idishda 4∙10 5 Pa bosim ostida gaz mavjud. Bu gaz 2,5∙10 5 Pa bosimda qanday hajmni egallaydi? Javob: V 2 = 0,8 m 3.

2) T, p va T, V koordinata o'qlarida izotermlarni tuzing.

Izotermik jarayonda gaz zichligining bosimga bog'liqligi. Klayperon-Mendeleyev tenglamasini p = mRT/(VM) = pRT/M ko`rinishga o`zgartiradi. Izotermik jarayon davomida gaz zichligi uning bosimiga to'g'ridan-to'g'ri mutanosib ravishda o'zgaradi: p 1 / p 2 = p 1 / p 2.

6. Izobarik jarayon. Gaz hajmining doimiy bosimdagi haroratga bog'liqligini ko'rsatish. Klapeyron tenglamasidan bizda V 1 V 2 = T 1 / T 2 mavjud. Biz Gey-Lyusak qonunini shakllantiramiz: doimiy V dagi gazning doimiy massasida, gaz hajmlarining nisbati ularning termodinamik haroratlariga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.

Turli xil izobarlarga turli bosimlar mos keladi. p ortishi bilan gazning doimiy haroratda hajmi kamayadi, shuning uchun yuqori p 2 ga mos keladigan izobar pastki p 1 ga mos keladigan izobar ostida yotadi (2-rasm).

2-rasm

Muammolarni hal qilish:

1) 27 o C haroratdagi gaz 600 sm 3 hajmni egallaydi. Bu gaz 377 o S haroratda va doimiy bosimda qancha V ni egallaydi? JAVOB: 1300 sm3.

2) T, V koordinata o'qlarida izobarlarni qurish; V, p va T, p.

7. Izoxorik jarayon. Gaz bosimining doimiy hajmdagi haroratga bog'liqligini ko'rsating. Klapeyron tenglamasidan bizda p 1 /p 2 = T 1 /T 2 mavjud. Biz Charlz qonunini shakllantiramiz: doimiy gaz massasi va doimiy V da gaz bosimi nisbati ularning termodinamik haroratlari nisbati bilan to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. T, p o'qlarida ikkita xarakterli nuqta (0,0) va (T 0, p 0) yordamida izoxora quramiz. Turli xil izoxoralar turli hajmlarga mos keladi. Doimiy haroratda gazning V ning oshishi bilan uning bosimi pasayadi, shuning uchun katta V 2 ga mos keladigan izoxora kichikroq V 1 ga mos keladigan izoxora ostida yotadi (3-rasm).

Guruch. 3

Birlashtirish uchun muammoli muammolarni hal qiling:

1) Gaz ballonda 250 K haroratda va 8∙10 5 Pa bosimda. 350 K. O t 11,2∙10 5 Pa haroratda ballondagi gaz bosimini aniqlang.

2) T, p koordinata o'qlarida izoxoralarni qurish; T, V va V, p.

Uy vazifasi: Moddiy gaz qonunlari

Ushbu darsda biz gazning uchta makroskopik parametrlari o'rtasidagi bog'liqlikni, aniqrog'i, ushbu uchta parametrdan birining doimiy qiymatida sodir bo'ladigan gaz jarayonlari yoki izoproseslar: izotermik, izoxorik va izobarik jarayonlardagi munosabatlarini o'rganishni davom ettiramiz. .

Quyidagi izoprotsessni - izobar jarayonni ko'rib chiqamiz.

Ta'rif. Izobarik(yoki izobarik) jarayon- doimiy bosim qiymatida ideal gazning bir holatdan ikkinchi holatga o'tish jarayoni. Bu jarayonni birinchi marta fransuz olimi Jozef-Lui Gey-Lyusak ko'rib chiqdi (4-rasm), shuning uchun ham qonun uning nomini oldi. Keling, ushbu qonunni yozaylik

Va endi hisobga olsak: va

Gey-Lyusak qonuni

Bu qonun, aniqki, harorat va hajm o'rtasidagi to'g'ridan-to'g'ri proportsional munosabatni nazarda tutadi: harorat oshishi bilan hajmning oshishi kuzatiladi va aksincha. Tenglamadagi o'zgaruvchan miqdorlarning, ya'ni T va V bog'liqligi grafigi quyidagi ko'rinishga ega va izobar deb ataladi (3-rasm):

Guruch. 3. V-T () koordinatalaridagi izobar jarayonlarning grafiklari

Shuni ta'kidlash kerakki, biz SI tizimida, ya'ni absolyut harorat shkalasi bilan ishlayotganimiz sababli, grafikda absolyut nolga yaqin haroratga ega bo'lgan maydon mavjud bo'lib, unda bu qonun bajarilmaydi. Shuning uchun, nolga yaqin mintaqadagi to'g'ri chiziq nuqta chiziq bilan tasvirlangan bo'lishi kerak.

Guruch. 4. Jozef Lui Gey-Lyusak ()

Nihoyat uchinchi izoprotsessni ko'rib chiqaylik.

Ta'rif. Izokorik(yoki izoxorik) jarayon- doimiy hajmda ideal gazning bir holatdan ikkinchi holatga o'tish jarayoni. Jarayon birinchi marta frantsuz Jak Charlz tomonidan ko'rib chiqilgan (6-rasm), shuning uchun qonun uning nomini oldi. Keling, Charlz qonunini yozamiz:

Yana odatiy holat tenglamasini yozamiz:

Va endi hisobga olsak: va

Biz quyidagilarni olamiz: gazning har xil holatlari uchun yoki oddiygina:

Charlz qonuni

Bu qonun, aniqki, harorat va bosim o'rtasidagi to'g'ridan-to'g'ri proportsional munosabatni nazarda tutadi: harorat oshishi bilan bosimning oshishi kuzatiladi va aksincha. Tenglamadagi o'zgaruvchan miqdorlarning, ya'ni T va P larning bog'liqligi grafigi quyidagi ko'rinishga ega va izoxora deb ataladi (5-rasm):

Guruch. 5. V-T koordinatalaridagi izoxorik jarayonlarning grafiklari

Mutlaq nol hududida izoxorik jarayonning grafiklari uchun ham faqat shartli bog'liqlik mavjud, shuning uchun to'g'ri chiziqni ham nuqtali chiziq bilan koordinatali chiziq bilan ko'rsatish kerak.

Guruch. 6. Jak Charlz ()

Shuni ta'kidlash kerakki, gaz termometrlari yordamida haroratni o'lchash samaradorligi va aniqligini mos ravishda izoxorik va izobar jarayonlarda haroratning bosim va hajmga aniq bog'liqligi aniqlaydi.

Shunisi ham qiziqki, tarixan biz ko‘rib chiqayotgan izoprotsesslar birinchi bo‘lib ochilgan bo‘lib, ular ko‘rsatganimizdek, holat tenglamasining maxsus hollari va shundan keyingina Klapeyron va Mendeleyev-Klapeyron tenglamalari. Xronologik jihatdan birinchi navbatda doimiy haroratda sodir bo'ladigan jarayonlar, so'ngra doimiy hajmda va nihoyat, izobar jarayonlar o'rganildi.

Endi barcha izoprotsesslarni solishtirish uchun biz ularni bitta jadvalda to'pladik (7-rasmga qarang). E'tibor bering, doimiy parametrni o'z ichiga olgan koordinatalardagi izoprotsesslarning grafiklari, qat'iy aytganda, konstantaning qandaydir o'zgaruvchiga bog'liqligiga o'xshaydi.

Guruch. 7.

Keyingi darsda biz to'yingan bug' kabi o'ziga xos gazning xususiyatlarini ko'rib chiqamiz va qaynash jarayonini batafsil ko'rib chiqamiz.

Adabiyotlar ro'yxati

1. Myakishev G.Ya., Sinyakov A.Z. Molekulyar fizika. Termodinamika. - M.: Bustard, 2010 yil.
2. Gendenshteyn L.E., Dik Yu.I. Fizika 10-sinf. - M.: Ilexa, 2005 yil.
3. Kasyanov V.A. Fizika 10-sinf. - M.: Bustard, 2010 yil.

1. Slideshare.net().
2. E-science.ru ().
3. Mathus.ru ().

Uy vazifasi

1. Sahifa 70: № 514-518. Fizika. Muammoli kitob. 10-11 sinflar. Rymkevich A.P. - M.: Bustard, 2013. ()
2. Izobarik jarayonda ideal gazning harorati va zichligi o‘rtasida qanday bog‘liqlik bor?
3. Yonoqlar puflanganda, doimiy haroratda og'izdagi hajm ham, bosim ham ortadi. Bu Boyl-Marriott qonuniga zid keladimi? Nega?
4. *Bu jarayonning grafigi P-V koordinatalarida qanday ko‘rinishga ega bo‘ladi?

Izobarik jarayon

Turli koordinatalar sistemasidagi izojarayonlarning grafiklari

Izobarik jarayon(qadimgi yunoncha itos, isos - "bir xil" + tabos, baros - "vazn") - doimiy bosimda termodinamik tizim holatini o'zgartirish jarayoni ()

Gaz hajmining doimiy bosimdagi haroratga bog'liqligi 1802 yilda Jozef Lui Gey-Lyusak tomonidan eksperimental ravishda o'rganilgan. Gey-Lyussak qonuni: Gaz massasi va uning molyar massasining doimiy bosimi va doimiy qiymatlarida gaz hajmining uning mutlaq haroratiga nisbati doimiy bo'lib qoladi: V/T = const.

Izoxorik jarayon

Izoxorik jarayon(yunoncha xordan - ishg'ol qilingan makon) - doimiy hajmdagi termodinamik tizim holatini o'zgartirish jarayoni (). Ideal gazlar uchun izoxorik jarayon Charlz qonuni bilan tavsiflanadi: doimiy hajmdagi gazning ma'lum bir massasi uchun bosim haroratga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir:

Diagrammada izoxorik jarayon tasvirlangan chiziq izoxora deyiladi.

Shuni ham ta'kidlash kerakki, gazga beriladigan energiya ichki energiyani o'zgartirishga sarflanadi, ya'ni Q = 3* n*R*T/2=3*V*DP, bu erda R universal gaz doimiysi, n - gazdagi mollar soni, T - Kelvindagi harorat, V gaz hajmi, DP bosim o'zgarishi. va diagrammadagi izoxorik jarayonni tasvirlaydigan chiziq, P(T) o'qlarida, uzaytirilishi va koordinatalarning kelib chiqishiga nuqta chiziq bilan bog'lanishi kerak, chunki tushunmovchiliklar paydo bo'lishi mumkin.

Izotermik jarayon

Izotermik jarayon(yunoncha "termos" dan - issiq, issiq) - doimiy haroratda termodinamik tizimning holatini o'zgartirish jarayoni ()(). Izotermik jarayon Boyl-Mariot qonuni bilan tavsiflanadi:

Doimiy haroratda va gaz massasi va uning molyar massasining doimiy qiymatlarida gaz hajmi va bosimining mahsuloti doimiy bo'lib qoladi: PV = const.

Izoentropik jarayon

Izoentropik jarayon- doimiy entropiyada termodinamik tizim holatini o'zgartirish jarayoni (). Masalan, qaytariladigan adiabatik jarayon izentropikdir: bunday jarayonda issiqlik almashinuvi bo'lmaydi. muhit. Bunday jarayondagi ideal gaz quyidagi tenglama bilan tavsiflanadi:

gaz turiga qarab aniqlanadigan adiabatik indeks qayerda.

Wikimedia fondi. 2010 yil.

Boshqa lug'atlarda "Izoprocesses" nima ekanligini ko'ring:

Izoprotsesslar - bu termodinamik jarayonlar bo'lib, ular davomida massa va boshqa jismoniy miqdor parametrlari: bosim, hajm yoki harorat o'zgarmaydi. Shunday qilib, doimiy bosim izobarik jarayonga to'g'ri keladi, hajm izoxorikdir ... Vikipediya

Molekulyar kinetik nazariya (qisqartirilgan MKT) - materiyaning tuzilishini uchta asosiy taxminan to'g'ri qoida nuqtai nazaridan ko'rib chiqadigan nazariya: barcha jismlar hajmini e'tiborsiz qoldirish mumkin bo'lgan zarralardan iborat: atomlar, molekulalar va ionlar; zarralar... ...Vikipediya

- (qisqartirilgan MKT) materiyaning tuzilishini uchta asosiy taxminan to'g'ri qoida nuqtai nazaridan ko'rib chiqadigan nazariya: barcha jismlar hajmini e'tiborsiz qoldiradigan zarralardan iborat: atomlar, molekulalar va ionlar; zarralar uzluksiz... ... Vikipediya

Kitoblar

• Strukturaviy materiallarning deformatsiya-chidamlilik xususiyatlarini statistik prognozlash, G. Pluvinaj, V. T. Sapunov, Ushbu kitobda metall va metall uchun birlashtirilgan kinetik jarayonlarning xususiyatlarini bashorat qilishning umumiy metodologiyasini taklif qiluvchi yangi usul keltirilgan. polimer materiallar. Usul… Kategoriya: Universitetlar uchun darsliklar Nashriyot: