Студопедия — ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ. Газ(французское Gaz от греческого Chaos – хаос) – агрегатное состояние веществ, в котором частицы не связаны или слабо связаны силами взаимодействия и
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ. Газ(французское Gaz от греческого Chaos – хаос) – агрегатное состояние веществ, в котором частицы не связаны или слабо связаны силами взаимодействия и






Зависимость фактора сжимаемости

 

Газ (французское Gaz от греческого Chaos – хаос) – агрегатное состояние веществ, в котором частицы не связаны или слабо связаны силами взаимодействия и движутся свободно, заполняя весь предоставленный им объем [1]. Вещества в газообразном состоянии образуют атмосферу Земли, в значительном количестве содержатся в твердых земных породах, растворены в воде океанов, морей и рек. Солнце, звезды, облака межзвездного вещества состоят из газов – нейтральных или ионизированных (плазмы). В отличие от твердых тел и жидкостей, объем газа значительно изменяется при изменении давления и температуры.

Первые закономерности о поведении газов были установлены в XVII – XIX вв. В 1662 г. английский химик и физик Роберт Бойль (1627-1691), а в 1676 г. французский физик Эдм Мариотт
(1620-1684) показали, что при постоянной температуре произведение давления газа на его объем постоянно (закон Бойля-Мариотта)

.

В 1787 г. французский ученый Жак Александр Цезар Шарль (1746-1823) установил зависимость давления газа от температуры при постоянном объеме (закон Шарля)

.

В 1802 французский физик и химик Жозеф Луи Гей-Люссак
(1776-1850) установил, что если давление газа в процессе нагрева поддерживать постоянным, то объем газа при нагреве будет увеличиваться пропорционально увеличению температуры (закон Гей-Люссака)

.

В 1814 г. итальянский ученый Лоренцо Романо Амедео Карло Авогадро ди Кваренья э ди Черетто (Амедео Авогадро) (1776-1856) сформулировал закон, который гласит, что "равные объемы газообразных веществ при одинаковом давлении и температуре содержат одно и то же число молекул, так что плотность различных газов служит мерой массы их молекул…" (закон Авогадро).

В 1834 г. французский физик и инженер Бенуа Поль Эмиль Клапейрон (1799-1864) объединил законы Бойля-Мариотта, Гей-Люссака и Авогадро и вывел уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона)

.

В 1874 г. русский ученый-энциклопедист Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907) обобщил уравнение Клапейрона и получил универсальное уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона)

,

где р – абсолютное давление газа, Па; v – удельный объем газа, м3/кг; V - объем газа, м3; T – абсолютна температура газа, К; R – удельная газовая постоянная, Дж/(кг×К); m - масса газа, кг; m - молекулярная масса газа, кг/кмоль; R m - универсальная газовая постоянная, R m = 8314 Дж/(моль×К).

Все вышеперечисленные законы и уравнения справедливы для идеального газа – такого газа, в котором отсутствуют силы взаимодействия между молекулами, а размер молекул мал по сравнению с объемом газа (молекулы рассматриваются как материальные точки).

Исследования свойств реальных газов показали, что поведение реальных газов отклоняется от законов идеальных газов, и тем значительнее, чем выше плотность газа, т.е. при высоких давлениях и температурах. Свойства реальных газов в целом нельзя определять по вышеперечисленным уравнениям.

Молекулы реальных газов имеют конечные размеры и между ними существуют силы притяжения и отталкивания, действие которых влияет на все свойства реального газа. При малых расстояниях между молекулами действуют силы отталкивания, которые могут достигать огромных значений, при значительных расстояниях – действуют главным образом силы притяжения (рис. 1). В связи с этим произведение давления реального газа на его удельный объем при изменении давления и постоянной температуре не остается постоянным.

Неидеальность газа может быть выражена фактором сжимаемости

.

Для идеального газа, подчиняющегося уравнению Клапейрона, фактор сжимаемости равен единице при любых значениях абсолютного давления и температуры. Для реальных газов z может принимать значения как меньше, так и больше единицы.

Для описания термодинамических свойств реальных газов используются различные уравнения состояния. Простейшим из них является уравнение Ван-дер-Ваальса (Ян Дидерик ван дер Ваальс (1837-1923), голландский физик)

,

которое качественно верно описывает основные отличия реального газа от идеального (коэффициент b учитывает размер молекул, а отношение - силы взаимодействия между молекулами).

Наиболее теоретически обоснованным является уравнение состояния Боголюбова-Майера

,

где B, C, D, E и т.д. – вириальные коэффициенты, которые выражают через потенциальную энергию взаимодействия молекул газа и зависят только от температуры.

Для расчета вириальных коэффициентов используют экспериментальные данные по свойствам газов и моделируют взаимодействие между молекулами газа в виде потенциальных функций межмолекулярного взаимодействия, например, потенциала Леннарда-Джонса (12-6)

,

где e - глубина потенциальной ямы (рис. 1), Дж; r – расстояние между молекулами, м; s – значение r, при котором потенциал U равен нулю.

В основу программы, разработанной для выполнения данной лабораторной работы, положено уравнение состояние реального газа с пятью вириальными коэффициентами, значения которых для различных газов определялись по [2].







Дата добавления: 2015-06-16; просмотров: 341. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Тактика действий нарядов полиции по предупреждению и пресечению правонарушений при проведении массовых мероприятий К особенностям проведения массовых мероприятий и факторам, влияющим на охрану общественного порядка и обеспечение общественной безопасности, можно отнести значительное количество субъектов, принимающих участие в их подготовке и проведении...

Тактические действия нарядов полиции по предупреждению и пресечению групповых нарушений общественного порядка и массовых беспорядков В целях предупреждения разрастания групповых нарушений общественного порядка (далееГНОП) в массовые беспорядки подразделения (наряды) полиции осуществляют следующие мероприятия...

Механизм действия гормонов а) Цитозольный механизм действия гормонов. По цитозольному механизму действуют гормоны 1 группы...

Примеры задач для самостоятельного решения. 1.Спрос и предложение на обеды в студенческой столовой описываются уравнениями: QD = 2400 – 100P; QS = 1000 + 250P   1.Спрос и предложение на обеды в студенческой столовой описываются уравнениями: QD = 2400 – 100P; QS = 1000 + 250P...

Дизартрии у детей Выделение клинических форм дизартрии у детей является в большой степени условным, так как у них крайне редко бывают локальные поражения мозга, с которыми связаны четко определенные синдромы двигательных нарушений...

Педагогическая структура процесса социализации Характеризуя социализацию как педагогический процессе, следует рассмотреть ее основные компоненты: цель, содержание, средства, функции субъекта и объекта...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.01 сек.) русская версия | украинская версия