Идеал газ және оның заңдары. Термодинамикалық процесстер

Кіріспе 3
1 Идеал газ және оның заңдары 4
1.1 Идеал газ 4
1.2 Авогадро заңы 4
1.3 Клапейрон заңы 5
1.4 Идеал газ күйінің теңдеуі 5
1.5 Дальтон заңы 5
1.6 Идеал газдың қоспасы 5
1.7 Газ қоспасының жылусыйымдылығы 6
2 Термодинамикалық процесстер 8
2.1 Изохоралық процесс 8
2.2 Изобаралық процесс 9
2.3 Изотермиялық процесс 10
2.4 Адиабаталық процесс 10
2.5 Политропты процесс 11
Қорытынды 13
Пайдаланылған әдебиеттер 14

Макроәлем мен микроәлемнің арасындағы сандық байланысты табу үшін мәселені барынша ықшамдауымыз керек. Әр түрлі газдардың молекулалары бір-бірінен өлшемдері мен массалары және түрліше қосылыстары бойынша да ерекшеленеді. Сонымен қатар әр түрлі газдар молекулаларының арасындағы өзара әрекеттесу күштерімен ерекшеленеді. Егер осы факторлардың барлығын ескерсек,онда алға қойған мақсатымыз шым-шытырық болып кетеді. Сондықтан есептеулерді жеңілдету үшін молекулалы-кинетикалық теорияда нақты газдардың қарапайым физикалық моделі – идеал газ моделі енгізілді. Мұндай газ жоқ, бірақ макро және микроәлемдер арасындағы байланысты тағайындау үшін ол бізге қажет, сонымен қатар идеал газ нақты газдың ең көрнекі, сипатты деген қасиеттеріне ие болуы тиіс.
Идеал газ дегеніміз – молекулалары шексіз аз көлем алатын серпімді шариктер болып табылатын және өзара әрекеттесуі тек олардың бір-бірімен тікелей немесе ыдыстың қабырғасымен соқтығысуы кезінде ғана білінетін газ болып табылады.
Соқтығысулар аралығында молекулалар инерциямен қозғалады. Молекулалардың бір-бірімен және өзі тұрған ыдыстың қабырғаларымен соқтығулары серпімді соқтығысу заңдары бойынша есептеледі.
Макродененің күйі мен ондағы микробөлшектердің қасиеттерінің арасындағы байланысты газдың өзі тұрған ыдыстың қабырғаларына түсіретін орташа қысымын есептеу арқылы тағайындау тиімді.

1 Бахмачевский Б.И. и др. «Теплотехника». - М.: Металлургиздат., 1969. – б. 20-38.
2 Лариков Н.Н. «Теплотехника» - Стройиздат., 1985. – б.11-16
3 Баскаков Б.В., Берг О.К., Витт и др. «Теплотехника» - М.: Энергоатомиздат., 1991. – б. 40-41
4 Нащокин В.В. «Техническая термодинамика и теплопередача». - М.: Высшая школа, 1980. - б. 3-15
5 Бахмачевский Б.И. и др. «Теплотехника». - М.: Металлургиздат, 1969, б.49-67

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 13 бет
Таңдаулыға:

Мазмұны

Кіріспе 3
1 Идеал газ және оның заңдары 4
1.1 Идеал газ 4
1.2 Авогадро заңы 4
1.3 Клапейрон заңы 5
1.4 Идеал газ күйінің теңдеуі 5
1.5 Дальтон заңы 5
1.6 Идеал газдың қоспасы 5
1.7 Газ қоспасының жылусыйымдылығы 6
2 Термодинамикалық процесстер 8
2.1 Изохоралық процесс 8
2.2 Изобаралық процесс 9
2.3 Изотермиялық процесс 10
2.4 Адиабаталық процесс 10
2.5 Политропты процесс 11
Қорытынды 13
Пайдаланылған әдебиеттер 14

Кіріспе

Макроәлем мен микроәлемнің арасындағы сандық байланысты табу үшін мәселені барынша ықшамдауымыз керек. Әр түрлі газдардың молекулалары бір-бірінен өлшемдері мен массалары және түрліше қосылыстары бойынша да ерекшеленеді. Сонымен қатар әр түрлі газдар молекулаларының арасындағы өзара әрекеттесу күштерімен ерекшеленеді. Егер осы факторлардың барлығын ескерсек,онда алға қойған мақсатымыз шым-шытырық болып кетеді. Сондықтан есептеулерді жеңілдету үшін молекулалы-кинетикалық теорияда нақты газдардың қарапайым физикалық моделі - идеал газ моделі енгізілді. Мұндай газ жоқ, бірақ макро және микроәлемдер арасындағы байланысты тағайындау үшін ол бізге қажет, сонымен қатар идеал газ нақты газдың ең көрнекі, сипатты деген қасиеттеріне ие болуы тиіс.
Идеал газ дегеніміз - молекулалары шексіз аз көлем алатын серпімді шариктер болып табылатын және өзара әрекеттесуі тек олардың бір-бірімен тікелей немесе ыдыстың қабырғасымен соқтығысуы кезінде ғана білінетін газ болып табылады.
Соқтығысулар аралығында молекулалар инерциямен қозғалады. Молекулалардың бір-бірімен және өзі тұрған ыдыстың қабырғаларымен соқтығулары серпімді соқтығысу заңдары бойынша есептеледі.
Макродененің күйі мен ондағы микробөлшектердің қасиеттерінің арасындағы байланысты газдың өзі тұрған ыдыстың қабырғаларына түсіретін орташа қысымын есептеу арқылы тағайындау тиімді.
1 Идеал газ және оның заңдары

1.1 Идеал газ
Газ (франц. gaz, грек chaos ) деген сөз молекулалары арасында өзара әсер (әрекеттестік) әрекет ету күш жоқ, ал молекулалардың өзі көлемсіз және олар өздерін материалдық нүктелер ретінде көрсететін газдарды идеал газдар деп атайды.
Жоғарыдағы анықтамалардан, идеал газ бұл модель екенін көреміз және ол жуықтап және оңайлатып (жеңілдетіліп) алынған түрі.
Нақты газдарда молекулалар арасында ілініс күші бар және оның шамасы молекулалар арасы бір-бірінен қашықтаған сайын азая береді, онда заттардың молекулалары бірімен-бірі берік ұстаспайды, мүмкін болған көлемді толтыра бет-бетімен қозғала береді. Кәдімгі қысым мен температурада газ молекулаларының арасындағы орташа қашықтық, сұйықтар және қатты заттардағымен салыстырғанда шамамен 10 есе артық болады, сондықтан газдың тығыздығы әлде қайда кем.
Идеал газдың тығыздығы аз болған сайын, оның дәлдігі соғұрлым жоғары.
Табиғатта идеал газдың жоқтығына қарамай көптеген газдар (ауа, азот, оттегі, көміртегі тотығы, отынның жану продуктері және т.б.) бөлмелік температурада және бірнеше бар болатын қысымда идеал газ заңына бағынады. Тығыздалған (қоюланған) будың (сұйыққа немесе кристалға айналуын) жағдайындағы газдар мен сұйықтар. Мысалы, кәдімгі температурадағы және қысымдағы суды және су буын идеалдыгазға жатқызуға болмайды.
Идеал газдардың заңдары тәжірибе жүзінде алынған: Бойль-Мариотт 1662 жылы, тұрақты температурада өтетін изотермалын, жылудинамикалық процесте газдың қысымының оның көлеміне көбейтіндісі тұрақты шама PV=const. Еркін жылдамдығы екі идеал газдың тұрақты температурадағы өтетін жылудинамикалық процесіндегі параметрлердің қатынасын мына кескінмен көрсетеді:

немесе (1.1.1)

1.2 Авогадро заңы
Температуралары және қысымдары бірдей кез-келген газдардың бір молінің көлемдері де бірдей болады.

(1.2.1)

1.3 Клапейрон заңы
1834 жылы француз ғалымы Клапейрон Бойль-Мариот және Гей-Люссак заңдарын біріктіре отырып, (р,Т,V) параметрлерінің үшеуі де өзгергенде жүретін процестерді сипаттайтын теңдеуді алды. Бұл теңдеу Клапейрон теңдеуі деп аталады.

(1.3.1)

1.4 Идеал газ күйінің теңдеуі
Орыс ғалымы Д.И. Менделеев Клайперон және Авогадро заңдарын біріктіре отырып идеал газ күйінің теңдеуін алды:

(1.4.1)

мұндағы: R-универсал газ тұрақтысы, R= 8,31 Дж(моль·К).
Бұл теңдеу кейде Менделеев-Клапейрон теңдеуі деп аталады.

1.5 Дальтон заңы
Қоспа газдардың қысымы Дальтон заңының көмегімен анықталады:
Қоспа газдардың қысымы қоспаны құрайтын жеке газдардың парциаль қысымдарының қосындысына тең болады:

(1.5.1)

Парциаль қысым деп қоспадағы басқа газдардың қысымын ескермеген жағдайдағы жеке газдардың түсіретін қысымын айтады.

1.6 Идеал газдың қоспасы
Техникада өздері жеке газдардың қоспасы болып келетін газ тәрізді заттар қолданылады. Жердегі ең кең таралған газ ауа (бұл негізінен азот пен оттегінің қоспасы). Отынның жануы кезінде жүретін химиялық реакция ауадағы оттегімен тотығады да, пайда болған түтін газдары да қоспа түрінде болады. Бұндай мысалдарды көптеп келтіруге болады.
Домнадағы газ, қазандықтан іштен жану двигателінен, реактивті двигателінен және басқа жылу қондырғыларынан шығар газдар да жоғарыда айтылған мысалға жатады.
Газ қоспасы деп бір-бірімен химиялық реакцияға кірмейтін жеке газдар қоспасын айтады. Қоспадағы әр газ басқа газдардан тәуелсіз өзінің бар қасиеттерін сақтайды және ол өзі ғана толтырылған көлемдегі сияқты әсер етеді.
Ыдыстың қабырғасына газдың молекулалары парциалды (құрамдас бөліктері) деп аталатын қысым туғызады. Қоспаға кіретін әр жеке газ, Клапейронның теңдеуіне бағынады, сонымен ол идеал газға жатады. Идеал газдар қоспасы Дальтон заңына бағынады, ол былай дейді:
Газдар қоспасының жалпы қысымы, жеке газдардың құрамдас бөліктерінің қысымдарының қосындысына тең:

(1.6.1)

мұндағы P1, P2, P3...Pn-құрамдас бөліктердің қысымы.

1.7 Газ қоспасының жылусыйымдылығы
Дененің температурасын 10С өзгерту үшін, берілетін немесе одан алынатын жылу мөлшерін жылусыйымдылық деп атайды.
Си жүйесінде энергия мөлшерінің өлшем бірлігі ретінде Дж алынады. Си жүйесінде джоуль барлық энергияларды: жылу, механикалық, сәулелік және т.б. энергияларды өлшеуге қолданылатын универсалді өлшем бірлік болып табылады. Жылулық өлшем бірлігі ретінде 1 Дж механикалық жұмысты жылуға айналдыру мөлшері алынады. Механикалық энергия өлшемі түрінде Джоуль 1Н күшпен денені 1 м қашықтыққа қозғалтатын жұмыс шамасы (1 Дж=Нм=1 кгм2с2) алынады.
Жылусыйымдылықтың зат мөлшеріне қатынасын меншікті жылусыйымдылық деп атайды. Меншікті жылусыйымдылықтың мынадай түрлері бар: массалық с кДжкг*к; көлемдік сI, кДжм3к; молдік кДж(кмоль·К). Олардың арасындағы байланыс мынадай:

(1.7.1)

Жылусыйымдылық жылудың берілу және әкетілу түрінен тәуелді. Тұрақты қысымдағы жылусыйымдылық- изобаралық ср-деп, ал тұрақты көлемдегі жылусыйымдылық- изохоралық сv деп ажыратылады. Бұл жылусыйымдылықтардың өзара байланысын Майер теңдеуі көрсетеді:

cp=cv+R (1.7.2)

мұндағы-R - газ тұрақтысы, кДжкг∙к.
Жылусыйымдылықтардың қатынасы адиабат көрсеткіші деп аталады.

срсv=К (1.7.3)

Изохоралық процесте берілетін жылу тек газды ішкі энергиясын өзгертуге жұмсалады, ал изобаралық процесте ол жылу жұмыс жасау үшін де жұмсалады. Сондықтан срсv . Идеал газдың жылусыйымдылығы температурадан тәуелді. Бұл белгілері бойынша нақтылы және ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.