Gazy. - Uniformly fills any container - Mixes completely with any other gas - Exerts pressure on its surroundings

Podobne dokumenty
Gazy. Ciśnienie F S. p = 1 atm = Pa 1 atm = 760 mm Hg = 760 Torr. - Uniformly fills any container. - Mixes completely with any other gas

Podstawowe prawa opisujące właściwości gazów zostały wyprowadzone dla gazu modelowego, nazywanego gazem doskonałym (idealnym).

ogromna liczba małych cząsteczek, doskonale elastycznych, poruszających się we wszystkich kierunkach, tory prostoliniowe, kierunek ruchu zmienia się

GAZ DOSKONAŁY. Brak oddziaływań między cząsteczkami z wyjątkiem zderzeń idealnie sprężystych.

GAZ DOSKONAŁY W TERMODYNAMICE TO POJĘCIE RÓŻNE OD GAZU DOSKONAŁEGO W HYDROMECHANICE (ten jest nielepki)

Termodynamika Część 2

Doświadczenie B O Y L E

Kinetyka. energia swobodna, G. postęp reakcji. stan 1 stan 2. kinetyka

Kinetyka. Kinetyka. Stawia dwa pytania: 1)Jak szybko biegną reakcje? 2) W jaki sposób przebiegają reakcje? energia swobodna, G. postęp reakcji.

Temperatura, ciepło, oraz elementy kinetycznej teorii gazów

Ciśnienie i temperatura model mikroskopowy

Teoria kinetyczna gazów

Równanie gazu doskonałego

3.1. Równowagi fazowe układach jednoskładnikowych 3.2. Termodynamika równowag fazowych 3.3. Równowagi fazowe układach dwuskładnikowych 3.4.

Wykład 4. Przypomnienie z poprzedniego wykładu

Wykład FIZYKA I. 15. Termodynamika statystyczna. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich. Teoria kinetyczna INZYNIERIAMATERIALOWAPL. Kierunek Wyróżniony przez PKA

SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH. RÓWNOWAGA CHEMICZNA

Wykład 1. Anna Ptaszek. 5 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 1. Anna Ptaszek 1 / 36

Stany skupienia materii

INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA

Wykład FIZYKA I. 14. Termodynamika fenomenologiczna cz.ii. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Kinetyczna teoria gazów Termodynamika. dr Mikołaj Szopa Wykład

Jak mierzyć i jak liczyć efekty cieplne reakcji?

Jak mierzyć i jak liczyć efekty cieplne reakcji?

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

Ćwiczenia rachunkowe z termodynamiki technicznej i chemicznej Zalecane zadania kolokwium 1. (2014/15)

Opracował: dr inż. Tadeusz Lemek

Wykład Praca (1.1) c Całka liniowa definiuje pracę wykonaną w kierunku działania siły. Reinhard Kulessa 1

... Nazwisko, imię zawodnika; Klasa Liczba punktów. ... Nazwa szkoły, miejscowość. I Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2008/09

WYKŁAD 2 TERMODYNAMIKA. Termodynamika opiera się na czterech obserwacjach fenomenologicznych zwanych zasadami

Wstęp do astrofizyki I

Mol, masa molowa, objętość molowa gazu

prawa gazowe Model gazu doskonałego Temperatura bezwzględna tościowa i entalpia owy Standardowe entalpie tworzenia i spalania 4. Stechiometria 1 tość

Ćwiczenia audytoryjne z Chemii fizycznej 1 Zalecane zadania kolokwium 1. (2018/19)

Jednostki podstawowe. Tuż po Wielkim Wybuchu temperatura K Teraz ok. 3K. Długość metr m

Wykład 4 Gaz doskonały, gaz półdoskonały i gaz rzeczywisty Równanie stanu gazu doskonałego uniwersalna stała gazowa i stała gazowa Odstępstwa gazów

Termodynamika Techniczna dla MWT, wykład 4. AJ Wojtowicz IF UMK

Fizyka 14. Janusz Andrzejewski

Termodynamika Część 6 Związki i tożsamości termodynamiczne Potencjały termodynamiczne Warunki równowagi termodynamicznej Potencjał chemiczny

Stany materii. Masa i rozmiary cząstek. Masa i rozmiary cząstek. m n mol. n = Gaz doskonały. N A = 6.022x10 23

Seminarium 4 Obliczenia z wykorzystaniem przekształcania wzorów fizykochemicznych

= = Budowa materii. Stany skupienia materii. Ilość materii (substancji) n - ilość moli, N liczba molekuł (atomów, cząstek), N A

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 18 TERMODYNAMIKA 1. GAZY

Stechiometria. Nauka o ilościach materiałów zużywanych i otrzymywanych w reakcjach chemicznych

(1) Równanie stanu gazu doskonałego. I zasada termodynamiki: ciepło, praca.

Płetwonurek KDP/CMAS ** (P2)

dr Dariusz Wyrzykowski ćwiczenia rachunkowe semestr I

Technika próżniowa. dr inż. Sebastian Bielski. Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej PG

VIII Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2015/2016

WYKONUJEMY POMIARY. Ocenę DOSTATECZNĄ otrzymuje uczeń, który :

TERMODYNAMIKA Zajęcia wyrównawcze, Częstochowa, 2009/2010 Ewa Mandowska

Wykład 10 Równowaga chemiczna

dr inż. Beata Brożek-Płuska LABORATORIUM LASEROWEJ SPEKTROSKOPII MOLEKULARNEJ Politechnika Łódzka Międzyresortowy Instytut Techniki Radiacyjnej

Rozkłady statyczne Maxwella Boltzmana. Konrad Jachyra I IM gr V lab

Temat XXI. Przemiany fazowe

Kinetyka reakcji chemicznych. Dr Mariola Samsonowicz

Termodynamika Termodynamika

PODSTAWOWE POJĘCIA I PRAWA CHEMICZNE

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII... DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2011/2012 eliminacje wojewódzkie

Stechiometria. Nauka o ilościach materiałów zużywanych i otrzymywanych w reakcjach chemicznych

S ścianki naczynia w jednostce czasu przekazywany

Stechiometria. Pojęcie mola. Liczba Avogadry. Liczba atomów zawarta w 12 g czystego 12 C. 1 mol =

ZALEŻNOŚĆ CIŚNIENIA PARY NASYCONEJ WODY OD TEM- PERATURY. WYZNACZANIE MOLOWEGO CIEPŁA PARO- WANIA

Prawa gazowe- Tomasz Żabierek

Temperatura jest wspólną własnością dwóch ciał, które pozostają ze sobą w równowadze termicznej.

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej

Układ termodynamiczny Parametry układu termodynamicznego Proces termodynamiczny Układ izolowany Układ zamknięty Stan równowagi termodynamicznej

Występują fluktuacje w stanie równowagi Proces przejścia do stanu równowagi jest nieodwracalny proces powrotny jest bardzo mało prawdopodobny.

c. Oblicz wydajność reakcji rozkładu 200 g nitrogliceryny, jeśli otrzymano w niej 6,55 g tlenu.

Podstawowe pojęcia Masa atomowa (cząsteczkowa) - to stosunek masy atomu danego pierwiastka chemicznego (cząsteczki związku chemicznego) do masy 1/12

Wykład 6: Przekazywanie energii elementy termodynamiki

Fizyka statystyczna. This Book Is Generated By Wb2PDF. using

Wykład 6: Przekazywanie energii elementy termodynamiki

INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA

W8 40. Para. Równanie Van der Waalsa Temperatura krytyczna ci Przemiany pary. Termodynamika techniczna

8.STANY SKUPIENIA. Irena Zubel Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechnika Wrocławska (na prawach rękopisu)

Temodynamika Roztwór N 2 i Ar (gazów doskonałych) ma wykładnik adiabaty κ = 1.5. Określić molowe udziały składników. 1.7

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

Wykład 7: Przekazywanie energii elementy termodynamiki

Podstawy termodynamiki

Zadania dodatkowe z konwersatorium z podstaw chemii Semestr letni, rok akademicki 2012/2013

Materiały do ćwiczeń z matematyki. 3 Rachunek różniczkowy funkcji rzeczywistych jednej zmiennej

KI + Pb(NO 3 ) 2 PbI 2 + KNO 3. fermentacja alkoholowa

I piętro p. 131 A, 138

Gaz rzeczywisty zachowuje się jak modelowy gaz doskonały, gdy ma małą gęstość i umiarkowaną

Gaz doskonały w ujęciu teorii kinetycznej; ciśnienie gazu

Testy Która kombinacja jednostek odpowiada paskalowi? N/m, N/m s 2, kg/m s 2,N/s, kg m/s 2

dn dt C= d ( pv ) = d dt dt (nrt )= kt Przepływ gazu Pompowanie przez przewód o przewodności G zbiornik przewód pompa C A , p 1 , S , p 2 , S E C B

TERMODYNAMIKA. przykłady zastosowań. I.Mańkowski I LO w Lęborku

b) Podaj liczbę moli chloru cząsteczkowego, która całkowicie przereaguje z jednym molem glinu.

KI + Pb(NO 3 ) 2 PbI 2 + KNO 3. fermentacja alkoholowa

Zagadnienia do pracy klasowej: Kinetyka, równowaga, termochemia, chemia roztworów wodnych

MECHANIKA PŁYNÓW Płyn

TERMOCHEMIA. TERMOCHEMIA: dział chemii, który bada efekty cieplne towarzyszące reakcjom chemicznym w oparciu o zasady termodynamiki.

1. Kryształy jonowe omówić oddziaływania w kryształach jonowych oraz typy struktur jonowych.

FIZYKA STATYSTYCZNA. d dp. jest sumaryczną zmianą pędu cząsteczek zachodzącą na powierzchni S w

Wykład 1 i 2. Termodynamika klasyczna, gaz doskonały

Termodynamika Techniczna dla MWT, wykład 5. AJ Wojtowicz IF UMK

OBLICZENIA STECHIOMETRIA STECHIOMETRIA: INTERPRETACJA ILOŚCIOWA ZJAWISK CHEMICZNYCH

Transkrypt:

Gazy - Uniformly fills any container - Mixes completely with any other gas - Exerts pressure on its surroundings

Ciśnienie p = F S 1 atm = 101325 Pa 1 atm = 760 mm Hg = 760 Torr N 2 m = kg m 2 s 2 m = 2 s kg m = Pa 05_48 Atmospheric pressure (P atm ) Atmospheric pressure (P atm ) A Schemat prostego manometru. Pomiar ciśnienia gazu w bańce (mm Hg = Torr) a) ciśnienie gazu = ciśnienie atmosferyczne h, b) ciśnienie gazu = ciśnienie atmosferyczne + h Gas pressure (P gas ) less than atmospheric pressure h Gas pressure (P gas ) greater than atmospheric pressure (P gas ) = (P atm ) - h (P gas ) = (P atm ) + h (a) (b) h

Jakie są właściwości gazów? Wyniki doświadczeń

Film1_zależność p od V.MOV Prawo Boyle a Doświadczenie temperatura stała 05_1541 P ext P (in Hg) P 100 50 P 2 0 20 40 60 V V(in 3 ) 40 20 0 0 slope = k 0.01 0.02 0.03 1/P (in Hg) P ext 2V Volum e is decreased a) Objętość się podwaja jeżeli ciśnienie spada dwukrotnie b) Wykres V od 1/p daje linię prostą, z nachylenia której można wyznaczyć stałą k

Prawo Boyle a * Synteza informacji ciśnienie objętość = constant (T = constant) V = k/p (T = constant) p 1 V 1 = p 2 V 2 (T = constant) * stosuje się do niskich ciśnień

Film2 - zależność p od T.MOV Prawo Charlesa 05_53 6 He Doświadczenie 5 4 CH 4 V(L) 3 H 2 O 2 1 H 2 N 2 O 05_1543 P ext -300-200 -100 0 100 200 300 T 1 T 2-273.2 ºC T(ºC) P ext Energy (heat) added V 1 V 2 Wyniki eksperymentów pokazują, że zależność V od T jest prostoliniowa. Linie ciągłe odpowiadają wynikom eksperymentów, linie przerywane są ekstrapolacją wyników do obszarów gdzie gazy skraplają się a następnie zestalają.

Prawo Charlesa Synteza informacji Objętość gazu jest wprost proporcjonalna do temperatury V = b T V T 1 1 = V T 2 2 dla p = const

Prawo Avogadry dla gazu w stałej temperaturze i pod stałym ciśnieniem objętość jest wprost proporcjonalna do liczby moli gazu (niskie ciśnienia). V = a n a = stała proporcjonalności V = objętość gazu n = liczba moli

Prawo Daltona ciśnienia parcjalne Dla mieszaniny gazów: p total = p 1 + p 2 + p 3 +...

Jak uogólnić wyniki doświadczeń? Równanie stanu gazu doskonałego prawo co się dzieje? model dlaczego tak się dzieje?

Równania stanu gazu stan gazu określają parametry stanu p, T, V

Równanie stanu gazu doskonałego pv = nrt p ciśnienie, Pa V objętość, m 3 n liczba moli, mol T temperatura, K R wsp. proporcjonalności, stała gazowa 8.31 J/mol K

Równanie stanu gazu doskonałego Wnioski 1. Gęstość gazu d = Mp RT kg 3 m 2. Masa cząsteczkowa mrt M = = pv drt p kg mol

Równanie stanu gazu doskonałego w szczególnych przypadkach: T=const p=k/v V=const p=bt p=const V=aT -prawo Boyle a - prawo Gay-Lussaca - prawo Charlesa Uogólnione równanie sprowadza się do wcześniejszych praw

Jak wyjaśnić wyniki doświadczeń? Równanie stanu gazu doskonałego prawo co się dzieje? model dlaczego tak się dzieje?

Model gazu doskonałego Założenia 1. Objętość cząsteczek gazu 0. 2. Cząsteczki znajdują się w ciągłym ruchu. Zderzenia cząsteczek ze ściankami zbiornika są przyczyną ciśnienia wywieranego przez gaz na ścianki. 3. Cząsteczki nie oddziałują ze sobą nie odpychają się i nie przyciągają. 4. Średnia energia kinetyczna wywierana przez cząsteczki temperatura gazu wyrażona w Kelvinach

Model gazu doskonałego Założenia Film3 gazy - ruch cząsteczek.mov Film5- mikroskopowe ujęcie temperatury.mov

Model gazu doskonałego Ograniczenia modelu Kiedy model może być stosowany? T wysoka p niskie Dlaczego?

Model gazu doskonałego Wnioski z modelu 1. Ciśnienie 2 2 2 2 3 6 2 2 u V m u L L m S F p u L m F t p dt dp F = = = = = L L L 2 3 u V m N p A = dla 1 mola cząstek

Film6 gazy - mechanizm przekazywania ciepła.mov Model gazu doskonałego Wnioski z modelu 2. Średnia prędkość cząsteczek dla 1 mola cząstek p m 2 RT m 2 = N A u i p = N A u = 3V V 3V z równania stanu gazu dosk. RT V u = 3RT N A m

Model gazu doskonałego Wnioski z modelu 3. Średnia energia kinetyczna cząsteczek u = 3RT N m A 1 2 2 mu = 1 2 m 3RT N m A = 3 2 RT N A dla 1cz. E = 3 2 RT dla 1 mola cz.

Model gazu doskonałego Przewidywania modelu 1. Średnia prędkości cząsteczek: H 2 2000 m/s NH 3 600 m/s C 6 H 6 300 m/s 2. Droga swobodna 10-8 10-7 m 3. Częstość zderzeń 10 9 10 10 s -1

Model Maxwella-Boltzmanna Rozkład prędkości cząstek gazu Ile cząstek gazu posiada określoną prędkość? 05_58 prędkość najbardziej prawdopodobna prędkość średnia * u u Relative number of O 2 molecules with given velocity 0 4 x 10 2 8 x10 2 Molecular velocity (m/s)

Rozkład Maxwella-Boltzmanna Wraz z temperaturą rośnie średnia prędkość cząsteczek oraz liczba cząsteczek o prędkości zbliżonej do średniej Relative number of N 2 molecules with given velocity 273 K 1273 K 2273 K 0 1000 2000 3000 V e locity (m /s)

Jak wyjaśnić zjawiska? Model jest dobry jeśli potrafi wyjaśnić i przewidzieć

Zjawiska w gazach Diffusion: describes the mixing of gases. The rate of diffusion is the rate of gas mixing. Effusion: describes the passage of gas into an 05_60 evacuated chamber. Pinhole Vacuum Gas

Opis stanu gazów Jakim innym modelem można opisać gazy? Jak ulepszyć model gazu doskonałego?

_63 203 K Opis stanu gazów 1.8 293 K Zależność pv/nrt od p dla azotu w 3 temperaturach PV nrt 1.4 1.0 0.6 0 gaz doskonały 200 400 600 800 673 K Ideal gas P (atm) 05_62 CH 4 2.0 N 2 H 2 Zależność pv/nrt od p dla kilku różnych gazów (w 200 K) PV nrt 1.0 CO 2 gaz doskonały Ideal gas Model gazu doskonałego działa pod niskimi ciśnieniami i i w wysokich temperaturach 0 Model gazu doskonałego działa pod 0niskimi 200 400 600 800 P (atm) 1000

Równania stanu gazu 1 Równanie Van der Waalsa [ P + a( n/ V) ] ( V nb) = nrt obs poprawka na ciśnienie 2 poprawka na objętość P ideal V ideal

Równania stanu gazu 1 Równanie Van der Waalsa gaz a, kpa (dm 3 ) 2 mol -2 b, dm 3 mol -1 He 3.45 0.0237 H 2 22.7 0.0266 H 2 O 553 0.0305 Cl 2 658 0.0562

Równania stanu gazu ciśnienie, atm atm 60 60 Porównanie wyników otrzymanych z obliczeń na podst. równania 50 50 stanu gazu doskonałego i równania Van der Waalsa dla azotu (0.5 mol/dm 3 ). 40 40 a = 1.39 atm (dm 3 ) 2 mol -2 b= 30 30 0.0391 dm 3 mol -1 20 20 10 10 p dosk dosk c=0.5 c=0.5 p vdw vdw c=0.5 c=0.5 0-200 -200 0 200 200 400 400 600 600 800 800 1000 1000 temperatura, C C

Równania stanu gazu 2 Równanie wirialne pv K K = K + 2 + 3 +... + n 1 2 n 1 V gdzie p ciśnienie, Pa K 1 >> K 2 > K 3 V objętość, m 3 K 1, K 2, K 3 stałe równania, K 1 nie zależy od rodzaju gazu V Stosowalność dla każdego gazu w każdych warunkach V K

Równania stanu gazu 2 Równanie wirialne Z doświadczeń wynika: K 1 = K 1 (n, T) = n k(t) k(t) = 8.3144 (t+273.16) Stala gazowa = R = 8.3144 J mol K

Równania stanu gazu 2 Równanie wirialne Jeżeli K 2,K 3 0 pv = K 1 = nk(t)=nrt Równanie gazu doskonałego

Równania stanu gazu Nazwa równania Gazu doskonałego Postać równania pv = nrt Wirialne pv = K 1 + K 2 /V + K 3 /V 2 Van der Waalsa Bertholeta Dietericiego (p + an 2 /V 2 )(V-nb) = nrt (p + an 2 /TV 2 )(V-nb) = nrt p(v-nb) = nrtexp(-na/rtv)

Chemia atmosfery Skład powietrza Azot - 78,06 %.(objętościowych) Tlen - 20,98 % Argon - 0,93% inne - 0.03 "%

Chemia atmosfery Parametry stanu atmosfery 10-13 1000 10-8 ciśnienie, atm 10-3 10-1 100 10 odległość, km troposfera 1-100 -50 0 50 100 1 temperatura, C

Chemia atmosfery Zanieczyszczenia powietrza CO, CO 2 NO x SO 2 VOCs węglowodory lotne PAHs policykliczne związki aromatyczne cząstki

Chemia atmosfery Zanieczyszczenia powietrza transport N 2 (g)+o 2 (g) 2NO(g) 2NO(g)+O 2 2NO 2 (g) 2NO 2 (g) 2NO(g) + 2O(g) 2O (g) + 2O 2 (g) 2O 3 (g) 2NO(g) + O 2 (g) 2NO 2 (g) 3O 2 (g) 2O 3 (g) 68 Concentration (ppm) zły ozon 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 4:00 Molecules of unburned fuel (petroleum) NO 6:00 NO 2 O 3 8:00 10:00 Noon Time of day Other pollutants 2:00 4:00 6:00

Chemia atmosfery Zanieczyszczenia powietrza transport 3O 2 (g) 2O 3 (g) O*+ H 2 O 2OH* OH* + NO 2 HNO 3 OH* + CH x CH y O z smog

Chemia atmosfery Zanieczyszczenia powietrza transport CO 2

Chemia atmosfery Zanieczyszczenia powietrza kwaśne deszcze CO 2, NO 2, SO 2 S+O 2 SO 2 SO 2 +½O 2 SO 3 +H 2 O H 2 SO 4

Chemia atmosfery Dziura ozonowa Budowa warstwy ozonowej dobry ozon stężenie ozonu, 10 12 cząst./cm 3

Chemia atmosfery Dziura ozonowa rodnik tlenowy Fotochemiczne Katalityczne Rodnikowe h ν O 3 O 2 + O pochłanianie promieniowania przez ozon O + O 3 2 O 2 O 3 + X O 2 + XO XO + O O 2 + X X= Cl, OH, Br, NO źródła rodników: freony (CFC), N 2 O, H 2 O niszczenie ozonu przez zanieczyszczenia powietrza