![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Закон Авогадро
Этот закон, сформулированный итальянским физиком и химиком А.Авогадро в 1811 году, гласит: при одинаковых температурах и давлениях одинаковые объёмы любых газов содержат одно и то же число молекул. Исходя из сформулированного им же закона о пропорциональности объёмов и масс вступающих в химическую реакцию газов, Авогадро удалось также вычислить число молекул, содержащихся в одном киломоле любого газа, так называемую постоянную (или число) Авогадро: В терминах макроскопических параметров закон Авогадро формулируется следующим образом: один киломоль любого газа при нормальных физических условиях занимает один и тот же объём, равный За нормальные физические условия (НФУ) принимаются стандартные значения давления и температуры, близкие к обычным атмосферным условиям в средних широтах северного полушария: НФУ: Перечисленные выше газовые законы позволяют записать термическое уравнение состояния для газов. Для этого запишем полный дифференциал объёма V системы как функции двух независимых переменных – давления p и температуры t: Частные производные, входящие в это выражение, легко находятся из математических записей законов Бойля - Мариотта и Гей-Люссака: Подставляя эти частные производные в дифференциал объёма решение которого есть Величина Это равенство неточное, так как оно получено на основании экспериментов и применимо в условиях, сравнительно близких к атмосферным. Гипотетический газ, в точности подчиняющийся термическому уравнению состояния, называется идеальным. Это есть термодинамическое определение идеального газа. С молекулярно-кинетической точки зрения идеальным газом называется совокупность большого числа (порядка числа Авогадро) хаотически движущихся не взаимодействующих между собой материальных точек. Методами статистической физики, т.е. совместного использования уравнений движения и теории вероятностей, показывается, что эти два определения идеального газа, термодинамическое и молекулярно-кинетическое, эквивалентны, если под давлением p понимать средний импульс, переносимый хаотически движущимися молекулами на стенку в единицу времени, а под абсолютной температурой T – величину, пропорциональную средней кинетической энергии молекул. Произвольная постоянная в уравнении состояния идеального газа может быть найдена с использованием закона Авогадро. В самом деле, если уравнение справедливо для любого состояния идеального газа, значит, оно справедливо и для состояния при нормальных физических условиях (НФУ). Таким образом, можно написать Объём данной массы газа M может быть выражен через его мольный объём где Комплекс называется универсальной газовой постоянной. Таким образом, термическое уравнение состояния для идеального газа принимает вид Это уравнение носит название уравнения Менделеева - Клапейрона и весьма широко используется во многих разделах физики, в технике, аэродинамике, метеорологии и т.д. Отношение называется газовой постоянной для данного газа. С использованием этой величины термическое уравнение состояния записывается в виде Уравнение состояния удобно записывать для одного килограмма газа, используя понятие удельного объёма В этом случае уравнение состояния имеет вид или где Термическое уравнение состояния позволяет найти связь между различными термическими коэффициентами, характеризующими упругие и термические свойства газов. Для идеального газа эти коэффициенты легко выражаются через параметры: · температурный коэффициент расширения · изотермический коэффициент упругости · коэффициент давления Для нахождения связи между этими тремя коэффициентами воспользуемся общей формулой, положив в ней Используя определения термических коэффициентов –, находим искомую связь:
|