Gaz

Gaz

najprostszy stan materii

najprostszy stan materii

nie ma kształtu, objętości ani swobodnej

nie ma kształtu, objętości ani swobodnej
powierzchni

powierzchni

wypełnia przestrzeń

wypełnia przestrzeń

cząsteczki gazu s

cząsteczki gazu są

ą znacznie od siebie

znacznie od siebie

oddalone

oddalone

oddalone

oddalone

poruszają się niezależnie po torach w

poruszają się niezależnie po torach w
niewielkim stopniu zaburzonych prze

niewielkim stopniu zaburzonych przez

z

oddziaływania

oddziaływania
międzycząsteczkowe

międzycząsteczkowe
i temperaturę

i temperaturę T

T

Stan gazu

Stan gazu

Stan gazu

Stan gazu –

– jest

jest określony przez parametry

określony przez parametry

stanu:

stanu:

objętość

objętość V

V, liczbę moli

, liczbę moli n

n, ciśnienie

, ciśnienie p

p i temperaturę

i temperaturę

objętość

objętość V

V, liczbę moli

, liczbę moli n

n, ciśnienie

, ciśnienie p

p i temperaturę

i temperaturę

T

T

Prawa gazowe

Prawa gazowe

Prawo Boyle’a

Prawo Boyle’a

p V = const

p V = const

gdy T = const

gdy T = const

gdy T = const

gdy T = const

V/m

V/m –

– objętość właściwa

objętość właściwa

gazu

gazu

Prawo Charlesa

Prawo Charlesa

V=const *T (pod stałym

V=const *T (pod stałym

ciśnieniem)

ciśnieniem)

Alternatywa parwa

Alternatywa parwa
Charlesa:

Charlesa:

Charlesa:

Charlesa:

p=const *T(przy stałej

p=const *T(przy stałej

objętości)

objętości)

Konkluzja wynikająca z

Konkluzja wynikająca z

rawa Avogadra:

rawa Avogadra:

V=const*n

V=const*n

Równanie stanu gazu doskonałego

Równanie stanu gazu doskonałego

p V = n RT

p V = n RT

R

R –

– uniwersalna stała gazowa

uniwersalna stała gazowa

8,314 J/mol.K lub 1,986

8,314 J/mol.K lub 1,986
cal/mol.K

cal/mol.K

Gdy: p = 1 atm, T = 273 K, to

1 mol gazu zajmuje 22,4 dm3

Oblicz pracę wykonaną przez 1 mol gazu

Oblicz pracę wykonaną przez 1 mol gazu

doskonałego, rozprężającego się izotermicznie od

doskonałego, rozprężającego się izotermicznie od

V

V

p

p

do V

do V

k

k

∫

=

Vk

Vp

pdV

W

dla n=1 mamy p = (RT)/V

dla n=1 mamy p = (RT)/V

p

k

Vk

Vp

V

V

RT

V

dV

RT

W

ln

∫

=

=

Uwaga: przy rozprężaniu – praca jest dodatnia
przy sprężaniu – praca jest ujemna

Ciśnienie

Ciśnienie

(siła

(siła

wywierana

wywierana na jednostkę powierzchni)

na jednostkę powierzchni)

jednostka (SI) 1

jednostka (SI) 1 Pa

Pa = 1 N/m

= 1 N/m

2

2

pomiar

pomiar -- manometry cieczowe, membranowe

manometry cieczowe, membranowe

pomiar

pomiar -- manometry cieczowe, membranowe

manometry cieczowe, membranowe

ciśnienie standardowe p

ciśnienie standardowe p

0

0

=10

=10

5

5

Pa=1000 hPa

Pa=1000 hPa

≅≅

1

1 aatm

tm

Pomiar ciśnienia

• manometry cieczowe hydrostatyczne,

•manometry hydrauliczne,

•sprężynowe, membranowe

•rurka Bourdona,

•elektryczne, próżniomierze jonizacyjne i in.

Wybrane jednostki ciśnienia

Wybrane jednostki ciśnienia

1 bar = 10

1 bar = 10

5

5

Pa = 1,02 at

Pa = 1,02 at

= 0,99 atm

= 0,99 atm

1 at

1 at = 1 kG/cm

= 1 kG/cm

2

2

1 atm = 760 Tr = 760 mm Hg

1 atm = 760 Tr = 760 mm Hg

1 psig = 1 funt/cal

1 psig = 1 funt/cal

2

2

1 psia = 1

1 psia = 1 funt/cal

funt/cal

2

2

Równowaga mechaniczna - równość ciśnień

•

dowód - na podstawie II zasady termodynamiki

Równowaga termiczna - równość temperatur

Temperatura - z (obserwacji) - określa kierunek przepływu

ciepła (dokładna definicja I i II zasady termodynamiki)

Zerowa zasada termodynamiki

T

A

=T

B

& T

A

= T

C

⇒

T

B

= T

C

Jeżeli ciało A jest w termicznej
równowadze z ciałem B, a B jest
w termicznej równowadze

w termicznej równowadze
z ciałem C, to ciało A jest w
Równowadze termicznej z ciałem C

(tzw. gazowa skala temperatury)

Skale temperatury:
Termodynamiczna -

K

Celsjusza -

0

C

Fahrenheita

-

0

F

T (K) = t (

o

C) + 273,15

t (

o

C) = 5/9 [T(

o

F) – 32]

Mieszaniny gazów

Prawo Daltona:

Ciśnienie wywierane przez mieszaninę gazów doskonałych jest sumą
ciśnień cząstkowych wywieranych przez poszczególne składniki
mieszaniny

V

RT

n

V

RT

n

V

RT

n

p

p

p

B

A

B

A

=

+

+

=

+

+

=

K

K

n

n

x

x

x

n

n

n

i

i

B

A

B

A

=

=

+

+

=

+

+

,

1

,

K

K

ułamki molowe

n

x

x

x

n

n

n

i

B

A

B

A

=

=

+

+

=

+

+

,

1

,

K

K

ułamki molowe

p

x

p

J

J

=

słuszne również dla gazów rzeczywistych

Ułamki molowe i ciśnienia cząstkowe

Ułamki molowe i ciśnienia cząstkowe

Ułamek molowy x

Ułamek molowy x

JJ

w mieszaninie

w mieszaninie –

– jest to ilość (liczba moli) cząsteczek J

jest to ilość (liczba moli) cząsteczek J

wyrażona jako ułamek całkowitej ilości cząsteczek w próbce

wyrażona jako ułamek całkowitej ilości cząsteczek w próbce

xx

J

J

=n

=n

JJ

/n; n= n

/n; n= n

A

A

+ n

+ n

B

B

+…

+…

Przykład:

Przykład:

W mieszaninie zawierającej 1.0 mol N

W mieszaninie zawierającej 1.0 mol N

2

2

i 3mole H

i 3mole H

2

2

, ułamek molowy N

, ułamek molowy N

2

2

wynosi

wynosi

0.25, a H

0.25, a H

2

2

wynosi 0.75.

wynosi 0.75.

xx

A

A

+ x

+ x

B

B

+…=1

+…=1