كيف يتغير ضغط الغاز المثالي؟

الغاز المثالي هو الماديةنموذج الغاز. هذا النموذج عمليا لا يأخذ في الاعتبار تفاعل الجزيئات مع بعضها البعض. وهي تستخدم لوصف سلوك الغازات من وجهة نظر رياضية. يفترض هذا النموذج الخصائص التالية من الغاز:

• وحجم الجزيئات أكبر من المسافة بين الجزيئات.
• الجزيئات هي كرات مستديرة.
• يتم صد الجزيئات من بعضها البعض ومن جدران السفينة فقط بعد الاصطدام. الاصطدامات مرنة تماما.
• الجزيئات تتحرك وفقا لقوانين نيوتن.

هناك عدة أنواع من الغاز المثالي:

• الكلاسيكية.
• الكم (يعتبر الغاز المثالي في ظروف خفض درجة الحرارة وزيادة المسافة بين الجزيئات)؛
• في مجال الجاذبية (انه يعتبر التغييرات في خصائص الغاز المثالي في مجال الجاذبية).

أدناه سوف نعتبر الغاز المثالي الكلاسيكي.

كيفية تحديد ضغط الغاز المثالي؟

ويعبر عن الاعتماد الأساسي لجميع الغازات المثالية باستخدام معادلة مندليف-كلابيرون.

بف = (م / م) • رت [الصيغة 1]

حيث:

• P هو الضغط. وحدة القياس - با (باسكال)
• R = 8،314 هو ثابت الغاز العالمي. وحدة القياس هي (J / مول • K)
• T هو درجة الحرارة
• V هو حجم
• م هو كتلة الغاز
• M هو الكتلة المولية من الغاز. وحدة القياس هي (g / مول).

P = نكت [الصيغة 2]

وتبين الصيغة 2 أن ضغط الغاز المثالي يعتمد على تركيز الجزيئات ودرجة الحرارة. إذا أخذنا بعين الاعتبار الخصائص الفردية للغاز المثالي، فسيتم تحديد n بالصيغة التالية:

n = منا / مف [الصيغة 3]

حيث:

• N هو عدد الجزيئات في الوعاء
• N_و - أفوغادرو المستمر

وباستبدال الصيغة 3 في الصيغة 2، نحصل على:

• بف = (m / M) نا كت [الصيغة 4]
• k * N_و = R [الصيغة 5]

ثابت R هو ثابت واحد من الخلد من الغاز في معادلة مندليف-كلابيرون (نذكر أنه في الضغط المستمر ودرجة الحرارة، 1 مول من الغازات المختلفة تحتل نفس الحجم).

نحن الآن نستمد معادلة الضغط للغاز المثالي

m / M = ν [الصيغة 6]

• حيث ν هي كمية المادة. وحدة القياس هي الخلد

نحصل على معادلة ضغط الغاز المثالي، وتعطى الصيغة أدناه:

P = νRT / V [الصيغة 7]

• حيث P هو الضغط. وحدة القياس - با (باسكال)
• R = 8،314 هو ثابت الغاز العالمي. وحدة القياس هي (J / مول • K)
• T هو درجة الحرارة
• V هو حجم.

كيف سيكون ضغط تغيير الغاز المثالي؟

تحليل المساواة 7، يمكننا أن نرى أن ضغط الغاز المثالي يتناسب مع التغير في درجة الحرارة والتركيز.

في حالة الغاز المثالي، جميع المعلمات التي يعتمد عليها ممكنة، وبعضها قد تتغير. دعونا ننظر في الحالات الأكثر احتمالا:

• عملية متساوية الحرارة. وتتميز هذه العملية بحقيقة أن درجة الحرارة فيه ستكون ثابتة (T = كونست). إذا استبدلنا درجة حرارة ثابتة في المعادلة 1، نرى أن قيمة المنتج P * V ستكون ثابتة أيضا.
  • بف = كونست [الصيغة 8]

وتبين المعادلة 8 العلاقة بين الحجمالغاز وضغطه في درجة حرارة ثابتة. تم اكتشاف هذه المعادلة في القرن السابع عشر من قبل التجريبيين من قبل الفيزيائيين روبرت بويل وإدم ماريوت. تم تسمية المعادلة على شرفهم من قبل قانون بويل ماريوت.

• عملية إيزوكوريك. في هذه العملية، وحجم، كتلة الغاز وكتلته المولية تبقى ثابتة. V = كونست، m = كونست، M = كونست. وهكذا، نحصل على ضغط الغاز المثالي. الصيغة مبينة أدناه:
  • P = P₀أت [الصيغة 9]
  • حيث: P هو ضغط الغاز في درجة الحرارة المطلقة،
  • P₀ - ضغط الغاز عند درجة حرارة 273 درجة مئوية (0 درجة مئوية)،
  • A هو معامل درجة الحرارة من الضغط. A = (1 / 273.15) K^-1

اكتشف هذا الاعتماد في القرن التاسع عشر من قبل الفيزيائي التجريبي تشارلز. لذلك، فإن المعادلة هي اسم خالقه - قانون تشارلز.

ويمكن ملاحظة عملية إيسوكوريك إذا كان يتم تسخين الغاز في حجم ثابت.

• عملية إسوباريك. لهذه العملية، الضغط، كتلة الغاز وكتلته المولية ثابتة. P = كونست، m = كونست، M = كونست. معادلة العملية إسوباريك لديها شكل:
  • V / T = كونست أو V = V₀أت [الصيغة 10]
  • حيث: V₀ - حجم الغاز عند درجة حرارة 273 درجة مئوية (0 درجة مئوية)؛
  • A = (1 / 273.15) K^-1.

في هذه الصيغة، معامل أ يعمل كمعامل درجة الحرارة للتوسع الحجمي للغاز.

تم اكتشاف هذا الاعتماد في القرن 19 من قبل الفيزيائي جوزيف غاي لوساك. وهذا هو السبب في أن هذه المساواة تحمل اسمه - قانون غي - لوساك.

إذا أخذنا قارورة زجاجية متصلة أنبوب، وفتح الذي يغطيه السائل، وتسخين الهيكل، يمكننا أن نلاحظ عملية إسوباريك.

ومن الجدير بالذكر أن الهواء في درجة حرارة الغرفة له خصائص مماثلة للغاز المثالي.