• Gaz doskonały jest modelem fizycznym stworzonym w celu uproszczenia opisu fizycznego gazów rzeczywistych. Gaz doskonały ma następujące cechy: 1.cząsteczki gazu poruszają się chaotycznie we wszystkich kierunkach, 2.cząsteczki gazu nie posiadają własnej objętości i wszystkie mają identyczną masę, 3.odległości między cząsteczkami są dużo większe od rozmiarów cząsteczek, 3.pomiędzy cząsteczkami nie występują żadne oddziaływania wzajemne, z wyjątkiem chwili zderzenia, 4.zderzenia pomiędzy cząsteczkami są doskonale sprężyste.
|
t lub T [t] =[°C] lub [T] = [K] | objętość V [V]=[m3] | masa mol. µ [µ] = [g/mol] | liczba moli n [n] = [mol] | stała Boltzmanna k = 1,38·10-23 |
---|---|---|---|---|---|
energia wewnętrzna U/Ew [U]/[Ew] = [J] | ciepło właściwe przy stałej objętości cV | ciepło właściwe przy stałym ciśnieniu cp | liczba Avogadra NA = 6,022·1023 [NA] = [mol–1] | stała gazowa R = 8,31 |
• Równanie stanu gazu doskonałego określa związek pomiędzy trzema parametrami gazu znajdującego się w szczelnym naczyniu (masa gazu nie zmienia się). Równanie to ma postać: Dla jednego mola gazu (n = 1) w warunkach normalnych (pn =1013 hPa;V = 22,4 dm3, T = 273,15 K) równanie stanu gazu przybiera postać:
Dla n moli równanie przybiera postać zwaną równaniem Clapeyrona: p·V = n·R·T lub
• Podstawowy wzór teorii kinetycznej gazu podaje zależność ciśnienia gazu od innych parametrów: gdzie: N – liczba cząsteczek gazu, Ekśr – średnia energia kinetyczna pojedynczej cząsteczki gazu.
Ciepło jest to ta część energii wewnętrznej przekazywana od ciała cieplejszego do ciała chłodniejszego, która odbywa się w oparciu o mikroskopowy mechanizm zderzeń między cząsteczkami/atomami. Przekazu ciepła nie widać gołym okiem. Zazwyczaj nie obserwujemy żadnego dostrzegalnego ruchu, czy innych prostych objawów (wyjątkiem byłyby sytuacje, w których ktoś skonstruowałby jakieś specjalne urządzenie do wskazywania przepływu energii cieplnej). Ciepło zawsze przepływa od ciała o wyżej temperaturze, do ciała o niższej temperaturze.
Ciepło właściwe jest współczynnikiem określającym skłonność ciała do łatwiejszej lub trudniejszej zmiany temperatury pod wpływem dostarczonej energii cieplnej. Jest ono ściśle związane ze wzorem na ilość energii cieplnej potrzebnej do ogrzania / ochłodzenia ciała. Wzór na ciepło właściwe jest prostym przekształceniem wzoru na tę energię: Oczywiście jednostkę ciepła właściwego możemy znaleźć dzieląc jednostkę ciepła (dżul) przez jednostkę masy (kg) i temperatury (K). Czyli
• Liczba stopni swobody gazu i oznacza, ile możliwych ruchów w przestrzeni może wykonywać cząsteczka danego gazu: i = 3 dla gazu 1-atomowego, i = 5 dla gazu 2-at, i = 6 dla gazu 3- i więcej atomowego. Ciepła właściwe przy stałym ciśnieniu i stałej objętości: Cp i Cv zależą w następujący sposób od liczby stopni swobody
|
---|
Izochoryczna – Charlesa V=const. P~T W izochorycznej przemianie stałej masy gazu ciśnienie panujące w gazie jest wprost proporcjonalne do jego temperatury Ew=Q rozprężanie: T2<T1, P2<P1 |
Izobaryczna – Gay-Lussaca P=const V~T W izobarycznej przemianie stałej masy gazu objętość zajmowana przez gaz jest wprost proporcjonalna do jego temperatury Ogrzewanie(rozpr):Ew=Q-W,Q=Ew+W Oziębianie(spręż): -Ew=-Q+W, W=Q-Ew Rozprężanie: T2>T1, V2>V1 |
Przemiana adiabatyczna – wszystkie 3 się zmieniają, ale nie ma wymiany ciepła z otoczeniem. Sprężanie-> temp+, obj-, ciś+. Rozprężanie-> temp-,obj+,ciś-. Ew=W
, gdzie - współczynnik Poissona