Gaz

Gaz



najprostszy stan materii

najprostszy stan materii



nie ma kształtu, objętości ani

nie ma kształtu, objętości ani

swobodnej powierzchni

swobodnej powierzchni



wypełnia przestrzeń

wypełnia przestrzeń



cząsteczki gazu s

cząsteczki gazu s

ą

ą

znacznie od siebie

znacznie od siebie

oddalone

oddalone



poruszają się niezależnie po torach w

poruszają się niezależnie po torach w

niewielkim stopniu zaburzonych

niewielkim stopniu zaburzonych

prze

prze

z

z

oddziaływania

oddziaływania

międzycząsteczkowe

międzycząsteczkowe

i temperaturę

i temperaturę

T

T

Stan gazu

Stan gazu



Stan gazu

Stan gazu

–

–

jest

jest

określony przez

określony przez

parametry stanu:

parametry stanu:

objętość

objętość

V

V

, liczbę moli

, liczbę moli

n

n

, ciśnienie

, ciśnienie

p

p

i

i

temperaturę

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

V/m – objętość

V/m – objętość

właściwa gazu

właściwa gazu



Prawo Charlesa

Prawo Charlesa

V=const *T (pod

V=const *T (pod

stałym ciśnieniem)

stałym ciśnieniem)



Alternatywa parwa

Alternatywa parwa

Charlesa:

Charlesa:

p=const *T(przy

p=const *T(przy

stałej objętości)

stałej objętości)

Konkluzja wynikająca

Konkluzja wynikająca

z rawa Avogadra:

z 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 – uniwersalna stała

R – uniwersalna stała

gazowa 8,314 J/mol.K

gazowa 8,314 J/mol.K

lub 1,986 cal/mol.K

lub 1,986 cal/mol.K

Gdy: p = 1 atm, T = 273

K, to 1 mol gazu
zajmuje 22,4 dm3

Oblicz pracę wykonaną przez 1 mol

Oblicz pracę wykonaną przez 1 mol

gazu doskonałego, rozprężającego się

gazu doskonałego, rozprężającego się

izotermicznie od

izotermicznie od

V

V

p

p

do V

do V

k

k





Vk

Vp

pdV

W

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 - manometry cieczowe,

pomiar - manometry cieczowe,

membranowe

membranowe



ciśnienie standardowe p

ciśnienie standardowe p

0

0

=10

=10

5

5

Pa=1000

Pa=1000

hPa

hPa





1

1

a

a

tm

tm

Pomiar ciśnienia

• manometry cieczowe hydrostatyczne,
•manometry hydrauliczne,
•sprężynowe, membranowe
•rurka Bourdona,
•elektryczne, próżniomierze jonizacyjne i in.

Wybrane jednostki

Wybrane jednostki

ciśnienia

ciśnienia



1 bar = 10

1 bar = 10

5

5

Pa =

Pa =

1,02 at = 0,99 atm

1,02 at = 0,99 atm



1 at

1 at

= 1 kG/cm

= 1 kG/cm

2

2



1 atm = 760 Tr = 760

1 atm = 760 Tr = 760

mm Hg

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

Temperatura - z (obserwacji) - określa kierunek przepływu
ciepła (dokładna definicja I i II zasady termodynamiki)

Równowaga termiczna - równość temperatur

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
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



















n

n

x

x

x

n

n

n

i

i

B

A

B

A















,

1

,





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

J

J

w mieszaninie – jest to ilość (liczba moli)

w mieszaninie – jest to ilość (liczba moli)

cząsteczek J wyrażona jako ułamek całkowitej ilości

cząsteczek J wyrażona jako ułamek całkowitej ilości

cząsteczek w próbce

cząsteczek w próbce

x

x

J

J

=n

=n

J

J

/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

, ułamek

molowy N

molowy N

2

2

wynosi 0.25, a H

wynosi 0.25, a H

2

2

wynosi 0.75.

wynosi 0.75.



x

x

A

A

+ x

+ x

B

B

+…=1

+…=1