МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА
4.Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы Уравнение состояния идеального газа. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газа с учетом определения абсолютной температуры принимает вид: или Пусть масса рассматриваемого газа в объеме V равна m , а масса отдельной молекулы m 0 . Тогда
где M - молярная масса. По определению m/M = n , а M/m 0 = N A . Поэтому
где введена универсальная газовая постоянная R = kN A = 8,31 Дж/(моль·К) . Итак, справедливо уравнение состояния, связывающее давление, объем и температуру идеального газа: (уравнение Менделеева-Клапейрона). Из этого уравнения следует, что параметры двух произвольных состояний 1 и 2 идеального газа связаны между собой: (4.1) Диаграммы состояния . Если переход между состояниями системы с разными значениями p, V, T (для определенности можно все время иметь в виду состояние идеального газа) происходит так медленно, что в каждый данный момент времени систему можно считать находящейся в равновесии с окружающей средой, то такой переход называется квазистатическим. Удобно изображать квазистатические процессы на pV -диаграмме. Каждой точке этой диаграммы отвечает определенное состояние системы с данными значениями p, V, T . Квазистатический процесс перехода из одного состояния в другое изображаетсянепрерывной линией на pV -диаграмме. Газовые законы 1. При постоянной температуре T = const (изотермический процесс) pV = const .(закон Р. Бойля и Э. Мариотта). 2. При постоянном давлении р = const (изобарический процесс) V/T = const . (закон Ж. Гей-Люссака). 3. При постоянном объеме V = const (изохорический процесс) p/T = const . (закон Ж. Шарля). 4. Процесс, происходящий в теплоизолированной системе (адиабатический процесс) pV g = const .Здесь g = c p /c V - отношение теплоемкостей газа при постоянном давлении и постоянном объеме (вывод этой формулы не входит в школьную программу). |