Термодинамические параметры - раздел Механика, МЕХАНИКА
При Изучение Свойств Вещества Термодинамическим Методом Испол...
При изучение свойств вещества термодинамическим методом используют понятие термодинамической системы, под которой понимается совокупность макроскопических тел (или составляющих тело частиц), взаимодействующих и обменивающихся энергией как между собой, так и с другими телами, не входящими в состав данной системы (внешними телами).
Состояние системы характеризуется физическими величинами, называемые термодинамическими параметрами (или параметрами состояния): давлением Р, объемом V и температурой T.
Рассмотрим термодинамическую систему, представляющую собой газ массой m.Вследствие непрерывного хаотического движения молекулы газа оказывают давление на стенки сосуда
(8.1)
если сила постоянная
(8.2)
S – площадь стенок сосуда, Fn– проекция силы действия молекул на нормаль к площадке.
Единицы измерения давления – паскаль: 1 Па = 1 Н/м2.
Удельный объем, т.е. объем, занимаемый газом массой m = 1 кг, определяется как
(8.3)
V – объем, занимаемый газом массой m, ρ – плотность газа.
Для однородного тела (ρ = const) удельный объем равен объему тела единицы массы. Поэтому однородное тело можно характеризовать объемом V.
Температура Τ – физическая величина, характеризующая состояние термодинамической системы, является мерой интенсивности теплового движения частиц (молекул, атомов, ионов) системы.
В соответствии с решением XI Генеральной конференции по мерам и весам измеряют температуру по одной из двух температурных шкал – термодинамической (абсолютной) и Международной практической[5]. В Международной шкале температур в качестве реперных точек (точек отсчета) приняты температуры замерзания и кипения воды при давлении 1,013×105 Па. Они приняты соответственно за 0°С и 100°С; температура, измеренная по шкале Цельсия1(°С) обозначается t.
В термодинамической температурной шкале в качестве реперной точки принята тройная точка воды – температура, при которой лед, вода и насыщенный пар находятся в состоянии термодинамического равновесия. Температура этой точки при давлении 1,013×105 Па соответствует -273,15°С. Температура, измеренная по шкале Кельвина2 (K) обозначается T.
Один градус по шкале Кельвина соответствует одному градусу по шкале Цельсия. Таким образом, значения температур по этим шкалам связаны соотношением
T = t + 273,15 (8.4)
Изменение хотя бы одного из параметров приводит к изменению других и называется термодинамическим процессом. Если термодинамические параметры остаются неизменными в течение некоторого времени, то говорят, что система находится в состоянии термодинамического равновесия.
Для идеального газа при изменении одного из параметров другие также изменяются. Параметры связаны уравнением Клапейрона3
(8.5)
где В – газовая постоянная, ее значение для различных газов различно.
Применив уравнение Клапейрона для одного моля газа Vm Менделеев4 получил уравнение, которое носит название уравнение Менделеева-Клапейрона
(8.6)
где R – молярная газовая постоянная.
Число молей
М – молярная масса – масса одного моля газа; единица измерения – кг/моль.
Для любой массы газа m уравнение Менделеева-Клапейрона можно переписать так: PV= (8.7)
Полагая, что моль газа находится при нормальных условиях, можно найти значение молярной газовой постоянной (R = 8,31 Дж/моль К).
Часто уравнение Менделеева-Клапейрона (8.7) используют в иной форме записи. Для этого массу газа m и молярную массу выразим через число молекул и массу одной молекулы m = N×m0, M = Na×m0, где, Na = 6,02∙1023 моль-1 – число Авогадро1. Введем обозначение – постоянная Больцмана2,
(8.8)
(8.9)
где n – концентрация молекул (число молекул в единице объема).
Выражение (8.9) также представляет собой уравнение Менделеева-Клапейрона.
Если смесь газа состоит из нескольких порций газов с концентрациями n1, n2, …. nn, то концентрация смеси n будет равна
n1+ n2+ … +nn (8.10)
Умножив (8.10) на kТ, получим закон Дальтона
Р = Р1 + Р2 +…. + Рn (8.11)
где, Р – давление смеси газа, Р1, Р2,…. , Рn– парциальные давления газов, т.е. давления, создаваемые отдельными газами, входящими в состав смеси.
Закон Дальтона формулируется следующим образом: Давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений входящих в нее газов.
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Термодинамические параметры
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
И ТЕРМОДИНАМИКА
Курс лекций по физике
для студентов инженерно-технических
специальностей
&n
Механика. Система отчета
Механика – раздел физики, изучающий закономерности механического движения и причины, вызывающие и изменяющие это движение. Механическое движение, заключается в изменении с течением
Перемещение и путь
Для изучения закономерностей физических процессов используют физические модели. Физической моделью, используемой для изучения законов механического движения является материальная точ
Скорость и ускорение
Рассмотрим движение материальной точки из положения А в положение В вдоль произвольной траектории
Первый закон Ньютона. Инерциальная система отсчета
Как уже отмечалось выше, динамика, как раздел классической механики, изучает движение тел в зависимости от приложенных к ним сил. В основе динамики лежат три закона Ньютона.
В качестве I з
Масса. Импульс. Закон сохранения импульса
Движущаяся материальная точка характеризуется импульсом (количеством движения). Вектор импульса материальной точки сонаправлен вектору скорости, а величина импульса пропорциональна величине скорост
Сила. Второй и третий законы Ньютона
При взаимодействии материальной точки с внешними телами ее импульс со временем изменяется. За меру изменения импульса принимается величина
Сила трения
При движении тела по горизонтальной поверхности на него действует сила, препятствующая движению – сила трения, то есть сила сопротивления, направленная в сторону противоположную перемещению.
Сила упругости
Как уже было отмечено выше, сила вызывает либо ускорение, либо деформацию тела. Деформация – это всякое изменение размеров или формы тела под действием внешних сил. Если после прекращения де
Сила тяготения
Ньютон, изучая движения планет на основании законов Кеплера[4] и законов динамики, установил закон всемирного тяготения. Этот закон сначала был сформулирован для планет, которые рассматривались как
Кинетическая энергия вращения
Рассмотрим вращение абсолютно твердого тела вокруг неподвижной оси ОО с угловой скоростью ω (рис. 3.7). Разобьем твердое тело на n элементарных масс ∆mi
Аналогия между поступательным и вращательным движением
Если сопоставить соотношения между величинами, характеризующими поступательное движение, с такими же соотношениями для вращательного движения вокруг оси, увидим аналогию между ними. Достаточно запо
Работа переменной силы. Мощность.
Если под действием силы F происходит движение и тело перемещается на величину S, то говорят, что сила совершает работу. Работа – скалярная физическая величина, равная произведению про
Энергия. Кинетическая и потенциальная энергии
Тот факт, что тела могут совершать работу над другими телами, означает, что данные тела обладают энергией. Физическая величина, характеризующая способность тела или системы тел совершать работу наз
Закон сохранения энергии в механике
Полная механическая энергия Е тела равна сумме кинетической Ек и потенциальной Еn энергий:
Е = Ек + Еn (4.20)
Основные характеристики колебательного движения
Процессы точно или приблизительно повторяющиеся через одинаковые промежутки времени называются колебаниями.В зависимости от физической природы различают механические, электр
Физический маятник
Физическим маятником называется твердое тело, которое может колебаться под действием силы тяжести вокруг оси, не проходящей через центр масс. При отклонении маятника относительно оси О
Математический маятник
Математическим маятником называется идеализированная система, состоящая из материальной точки массой m, подвешенной на нерастяжимой невесомой нити, которая колеблется под действием си
Сложение гармонических колебаний одного направления
Если точка одновременно участвует в двух или нескольких колебаниях, то происходит сложение этих колебаний.
Рассмотрим два случая: сложение гармонических колебаний, направленных по одной пр
Сложение взаимно перпендикулярных колебаний
Изучим результирующее колебание при сложении двух колебаний с одинаковыми циклическими частотами ω, происходящих во взаимно перпендикулярных направлениях вдоль осей Х и Y.
Возникновение волны. Продольные и поперечные волны
Если в среде колеблется частица, то она приводит в колебание соседние частицы. Процесс распространения колебаний называется волной. Направление распространения коле
Уравнение бегущей волны. Волновое уравнение
Уравнение бегущей волны выражает зависимость смещения колеблющейся частицы от координаты и времени.
Рассмотрим вывод уравнения плоской синусоидальной волны. Пусть упругая волна распростран
Фазовая и групповая скорости
Скорость распространения фазы колебания называется фазовой скоростью. Если в линейной среде распространяются несколько волн, то к ним применим принцип суперпозиции (наложения) волн. Каждая в
Волны в упругих средах
Фазовая скорость распространения механических волн зависит от макроскопических свойств среды, таких, как плотность и упругость.
Рассмотрим распространение механической
Звук и его характеристики
Распространяющиеся в среде упругие волны с частотами в пределах 16 – 20000 Гц называются звуковыми волнами. Волны указанного диапазона, воздействуя на слуховой аппарат, вызывают ощущение зву
Принцип относительности Галилея
Рассмотрим инерциальные системы координат К (х,у,z) и К’ (х’,у’,z’) . Пусть система К’ движется относительно системы К с постоянной скоростью υ0
Постулаты специальной теории относительности.
Относительность времени
Специальная теория относительности (СТО) представляет собой современную теорию пространства и времени. СТО иначе называется релятивис
Молекулярно-кинетический и термодинамический методы
При изучении строения веществ и их свойств используют два метода:
– молекулярно-кинетический (молекулярно-статистический);
– термодинамический.
Молекулярно-кинети
Идеальный газ во внешнем поле
Если идеальный газ находится в силовом поле, то давление будет меняться от точки к точке, так как на молекулы газа действуют внешние силы. Рассмотрим наиболее простой случай, когда силы поля направ
Первое начало термодинамики
В термодинамике закон сохранения энергии выражается в виде I начала термодинамики, который формулируется следующим образом: теплота dQ, подведенная к замкнутой системе, расходуется на увелич
Теплоемкости газов
Удельной теплоемкостью вещества С называется количество теплоты dQ, необходимое для нагревания газа массой m = 1 кг на 1 градус
Работа газа при изопроцессах
В термодинамике изопроцессами называют процессы, при которых один из основных параметров сохраняется неизменным.
В термодинамике работа расширения газа от объема V1 до
Адиабатический процесс
Адиабатическим называется такой процесс, когда между системой и окружающей средой отсутствует теплообмен (dQ = 0).
Если dQ = 0, то из уравнения (10.22) следует, что
Круговые процессы (циклы)
Первое начало термодинамики, являющееся законом сохранения энергии, не указывает направления возможного протекания процессов. Любой процесс, при котором не нарушается закон сохранения энергии, возм
Второе начало термодинамики
Термодинамические процессы нельзя описать только первым началом термодинамики, который выражает закон сохранения и превращения энергии. Второе начало термодинамики определяет направление процесса и
Новости и инфо для студентов