Идеал газдың негізгі заңдары

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

Идеал газдардың молекула-кинетикалық теориясы. Заттың күйі туралы түсінік. Идеал газдың негізгі заңдары. Клапейрон-Менделеев теңдеуі. Универсал газ тұрақтысы
Бізді қоршаған ортадағы денелер негізінен тоқсаннан астам біртекті атомдардан тұрады. Біртекті атомдардан құралған заттарды химиялық элементтер деп атайды. Оларға сутегі, көміртегі, күміс т.б. жатады. Атомдар бір-біріне тартылады. Осы тартылыстың нəтижесінде атомдар бірігіп, тұрақты күйге енеді. Яғни молекула түзеді. Ал бірдей молекулалардан құралған заттарды қосылыс деп атайды. Мұндай қосылыстарға, мысалы, су (Н2 О), ас тұзы (NaCl) т.б. жатады. Заттың кішкене бір бөлігін бөлшек деп атайды. Біздің күнделікті көріп жүрген затымыз макроскопиялық деп есептеледі. Басқаша айтқанда, өте көптеген бөлшектерден тұрады.
Макроскопиялық заттар бір-біріне қарағанда реттелген түрде қозғалуы мүмкін. Оны механикада динамикалық қозғалыс деген атпен қарастырады. Алайда макроскопиялық денелер қозғалысы механикалық заңдармен түсіндіріле бермейді. Олардың мұндай қасиетке ие болуы өте кішкене бөлшектер - атомдарынан тұратынынан хабар берсе керек. Бұл қозғалыстың басты ерекшелігі ретсіздігінде болып отыр. Осындай қозғалыс заңдылығын статистикалық деп атайды. Денелер өте көптеген макроскопиялық бөлшектерден құралғанда статистикалық заңдылық күшіне енеді.
Макроскопиялық денелерді құрайтын бөлшектердің ретсіз қозғалысын жылулық қозғалысы деп атайды. Жылулық қозғалысы арқылы əрбір макроскопиялық дененің ішкі күйі анықталады. Макроскопиялық денені құрайтын бөлшектер ретсіз қозғалыста болатындықтан, олар бірімен-бірі соқтығысып отырады. Осылайша бір бөлшектің энергиясы келесі бөлшекке беріледі. Энергияның бір бөлшектен екінші бөлшекке берілуін сипаттау үшін температура деген ұғым енгізіледі.
Екі дене алайық. Біреуі ыстық, екіншісі суық болсын. Оларды бір-біріне тигізсек, онда біраз уақыт өткеннен кейін екі дененің температурасы теңеліп, тепе-тендік күйге түскенін байқауға болады. Мұны жылулық тепе-теңдік деп атайды. Жылулық тепетеңдік күйге жақындауды релаксация, ал осы процеске кететін уақытты релаксация уақыты деп атайды.
Сонымен, макроскопиялық дененің тепе-теңдік күйде болуы оның кез келген бөлігінде температура бірдей екендігін білдіреді. Ал макроскопиялық дененің əр бөлігіндегі температура түрліше болса, онда энергия оның бір бөлігінен екінші бөлігіне беріледі. Демек температура - макроскопиялық дене бөлшегінің жылулық қозғалысының интенсивтілігін көрсететін шама. Дененің температурасын өлшеу үшін термометрлер пайдаланылады. Термометр жасау үшін термометрлік дене, мысалы, сынап немесе спиртті алады да, капиллярға құйып, содан соң негізгі төменгі нүкте мен негізгі жоғарғы нүктені белгілеп, осы аралықты тең бөліктерге бөледі. Мысалы: біздің елімізде қолданылатын Цельсий шкаласының негізгі төменгі жəне жоғарғы нүктелерінің арасы бірдей етіп жүз бөлікке бөлінсе, реомюр шкаласы сексен бөлікке бөлінген.
Макроскопиялық дененің күйін анықтайтын келесі параметр - қысым. Газ немесе сұйық молекулалары тəртіпсіз қозғалған кезде олар тек бірімен-бірі соқтығысып қана қоймай, сонымен қатар, ыдыс қабырғасымен де соқтығысады. Макроскопиялық бөлшектердің ыдыс қабырғаларына соққылау күшінің орташа мəні қысым деп аталады.
Макраскопиялық денені сипаттайтын үшінші параметр - көлем. Газ көлемі ыдыстың көлемімен бірдей болады.
Сонымен, макроскопиялық денені қысым р, көлем V жəне температура T сипаттайды. Осы үшеуінің арасындағы байланысты анықтайтын мына формуланы f (p,V, T) = 0 макроскопиялық дене күйінің теңдеуі деп атайды.
Газ тəрізді заттарда молекулалар мен атомдар бір-бірінен қашығырақ орналасады. Өзара əсерлесу күші тек молекулалардың соқтығысуы кезінде пайда болады. Демек молекулалық күштердің əрекеті тек соқтығысқан молекулалардың энергия алмасуы кезінде ғана байқалады. Сонымен, ыдыстағы газ молекулаларының саны аз болса (тығыздығы аз), олардың 8 - 520 114 бірімен-бірі соқтығысу мүмкіндігі азаяды. Сиретілген газдардың қасиеттерін қарастырғанда, олардағы молекулалық күштердің əсерін ескермеу керек. Олай дейтініміз, молекулалардың мөлшері (диаметрі) өте кішкентай, оның көлемін ыдыс көлемімен салыстырғанда елемеуге болады. Осындай газды идеал газ дейді.
Идеал газды қарастырғанда біз молекула мөлшерін (диаметрін) жəне молекулалардың арасында пайда болатын тартылыс (не тебіліс) күшін ескермей-ақ, оның негізгі заңдарын, олардың күйін сипаттайтын формулаларды тағайындап аламыз. Табылған формулаларды идеал газдарға қолдану кезінде ескерілмеген жайттарды қарастыру, əрі тиісті түзетулер енгізу арқылы идеал газдың күйін сипаттайтын формуланы оп-оңай шығарып аламыз.
Идеал газдардың молекула-кинетикалық теориясы. Идеал газдардың негізгі заңдары. Идеал газ деп молекулалар арасында өзара əсерлесу күштері болмайтын, жеке молекулалар көлемі ыдыс көлемімен салыстырғанда өте аз, тіпті оны еске алмауға да болатын жəне молекулалар арасындағы өзара соқтығысу абсолют серпімді болатын газдарды айтады.
Молекула-кинетикалық теория ашылғанға дейін идеал газдар қасиетін сипаттайтын көптеген зандар болған.
Бойль-Мариотт заңы. Газ күйіндегі заттардың меншікті көлемі болмайды. Сондықтан газдар ыдысқа толтырылғанда, сол ыдыстың көлемін толық алып тұрады жəне ыдыс қабырғаларына белгілі бір қысым күшін түсіреді. XVII ғасырдың ортасында ағылшын ғалымы Р. Бойль (1627-1691) жəне француз физигі З. Мариоттың (1620-1684) бір-біріне тəуелсіз жасаған тəжірибе қорытындылары температура тұрақты болғанда газ көлемінің (V) оның қысымына (p) тəуелді өзгеретінін тұжырымдады, яғни берілген газ массасы үшін тұрақты температурада оның қысымы көлеміне кері пропорционал өзгереді, яғни:
р1р2=V2V1 pV=conct.
Бұл тəуелділікті изотерма деп аталатын гипербола қисығымен көрсетуге болады (1-сурет). Газ күйінің бір күйден екінші күйге тұрақты температурада өтуі изотермалық процесс деп аталады. Ал нақты газдар бұл заңдылыққа тек тығыздықтары өте аз болғанда ғана бағынады. Сонымен, тұрақты температурада p мен V тəуелділігі заттар қасиетін сипаттайды.
Гей-Люссак заңы. Газ көлемінің (V) оның температурасына (T) тұрақты қысымда (p = const) тəуелді болу шартын бірінші рет француз ғалымы ГейЛюссак (1778-1850) тағайындады: берілген газ массасы үшін қысым тұрақты болғанда, газ көлемі оның температурасына сызықты тəуелді өзгереді (p = const, m = const) :
V=V0(1+αvt0)
мұндағы: V0 - газдың 00 C - тағы көлемі, αv - газдың көлемдік ұлғаюының термиялық коэффициенті. Тұрақты қысымда газ көлемі мен температураның тəуелділігі графикте түзу сызықпен көрсетіледі. Қысымның əрбір мəніне сəйкес келетін түзу сызық изобара деп аталады Ал газ күйінің тұрақты қысымда өзгеруі изобаралық процесс делінеді.
Шарль заңы. Тұрақты көлемде газ температурасының қысымға тəуелді болатыны да анықталады, яғни берілген газдың массасы үшін көлемі тұрақты болғанда, газ қысымы оның температурасына сызықты тəуелділікте өзгереді (V = const, m = const):
p=p0(1+ασt0)
мұндағы: p0 - газдың 00С- тағы қысымы, αр - газ қысымының термиялық коэффициенті. Көлем тұрақты болғанда, p мен t тəуелділігі түзу сызықты жəне ол изохора деп аталады .Газ күйінің ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.