Równanie gazu doskonałego

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

3. Przejścia fazowe pomiędzy trzema stanami skupienia materii:

Wykład 4. Przypomnienie z poprzedniego wykładu

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

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

Projekt Inżynier mechanik zawód z przyszłością współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

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

Warunki izochoryczno-izotermiczne

Przemiany energii w zjawiskach cieplnych. 1/18

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

Wykład 3. Diagramy fazowe P-v-T dla substancji czystych w trzech stanach. skupienia. skupienia

Stany skupienia materii

TERMODYNAMIKA Zajęcia wyrównawcze, Częstochowa, 2009/2010 Ewa Mandowska

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

Doświadczenie B O Y L E

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

Wykład 7: Przekazywanie energii elementy termodynamiki

Równowagi fazowe. Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny

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

Wykład 6. Klasyfikacja przemian fazowych

Podstawy termodynamiki

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

CIEPLNE I MECHANICZNE WŁASNOŚCI CIAŁ

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

b) Wybierz wszystkie zdania prawdziwe, które odnoszą się do przemiany 2.

Fizyka 14. Janusz Andrzejewski

WYZNACZANIE STOSUNKU c p /c v

Prawa gazowe- Tomasz Żabierek

Termodynamika Termodynamika

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

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

3. Przyrost temperatury gazu wynosi 20 C. Ile jest równy ten przyrost w kelwinach?

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

Termodynamiczny opis przejść fazowych pierwszego rodzaju

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

Wykład 6: Przekazywanie energii elementy termodynamiki

Wykład 6: Przekazywanie energii elementy termodynamiki

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

1. 1 J/(kg K) nie jest jednostką a) entropii właściwej b) indywidualnej stałej gazowej c) ciepła właściwego d) pracy jednostkowej

Wykład 5. Kalorymetria i przejścia fazowe

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

TERMODYNAMIKA I TERMOCHEMIA

Temperatura, ciepło, oraz elementy kinetycznej teorii gazów

00516 Termodynamika D Część 1

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

Para wodna najczęściej jest produkowana w warunkach stałego ciśnienia.

Elementy tworzące świat i ich wzajemne oddziaływanie: b) zjawiska cieplne

Podstawy fizyki sezon 1 X. Elementy termodynamiki

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

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

4. 1 bar jest dokładnie równy a) Pa b) 100 Tr c) 1 at d) 1 Atm e) 1000 niutonów na metr kwadratowy f) 0,1 MPa

Termodynamika Część 2

Termodynamika techniczna i chemiczna, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr 1 1

b) Wybierz wszystkie zdania prawdziwe, które odnoszą się do przemiany 2.

KRYTERIA OCEN Z FIZYKI DLA KLASY I GIMNAZJUM

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

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

Wykład 1 i 2. Termodynamika klasyczna, gaz doskonały

1. PIERWSZA I DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI TERMOCHEMIA

DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI

10. FALE, ELEMENTY TERMODYNAMIKI I HYDRODY- NAMIKI.

mgr Anna Hulboj Treści nauczania

DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI

Badanie zależności temperatury wrzenia cieczy od ciśnienia

INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA

1 Wymagania egzaminacyjne na egzamin maturalny - poziom rozszerzony: fizyka

Kinetyczna teoria gazów Termodynamika. dr Mikołaj Szopa Wykład

Przemiany termodynamiczne

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

1) Rozmiar atomu to około? Która z odpowiedzi jest nieprawidłowa? a) 0, m b) 10-8 mm c) m d) km e) m f)

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

Podstawowe pojęcia 1

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

Chemia fizyczna/ termodynamika, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr 1 1

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

FIZYKA KLASA 7 Rozkład materiału dla klasy 7 szkoły podstawowej (2 godz. w cyklu nauczania)

Ciśnienie i temperatura model mikroskopowy

Temat XXI. Przemiany fazowe

Termodynamika 1. Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Mol, masa molowa, objętość molowa gazu

Termodynamika. Energia wewnętrzna ciał

Badanie zależności temperatury wrzenia wody od ciśnienia

W pierwszym doświadczeniu nastąpiło wrzenie wody spowodowanie obniżeniem ciśnienia.

Zadanie 1. Zadanie: Odpowiedź: ΔU = 2, J

PLAN REALIZACJI MATERIAŁU NAUCZANIA FIZYKI W GIMNAZJUM WRAZ Z OKREŚLENIEM WYMAGAŃ EDUKACYJNYCH

I piętro p. 131 A, 138

ciało stałe ciecz gaz

Statyka Cieczy i Gazów. Temat : Podstawy teorii kinetyczno-molekularnej budowy ciał

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

WYMAGANIA EDUKACYJNE FIZYKA ROK SZKOLNY 2017/ ) wyodrębnia z tekstów, tabel, diagramów lub wykresów, rysunków schematycznych

Termochemia elementy termodynamiki

Czy równowaga jest procesem korzystnym? dr hab. prof. nadzw. Małgorzata Jóźwiak

powierzchnia rozdziału - dwie fazy ciekłe - jedna faza gazowa - dwa składniki

Chemia Fizyczna Technologia Chemiczna II rok Wykład 1. Kierownik przedmiotu: Dr hab. inż. Wojciech Chrzanowski

Opracował: dr inż. Tadeusz Lemek

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

Zadanie 1. Zadanie: Odpowiedź: ΔU = 2, J

WOJEWÓDZKI KONKURS FIZYCZNY

8. Przemiany stanu gazu doskonałego (II). 9. Cykl Carnota. Sprawność silnika cieplnego sprawność procesu przemiany ciepła w energię kinetyczną.

ZADANIA Z FIZYKI - TERMODYNAMIKA

Transkrypt:

Równanie gazu doskonałego Gaz doskonały to abstrakcyjny model gazu, który zakłada, że gaz jest zbiorem sprężyście zderzających się kulek. Wiele gazów w warunkach normalnych zachowuje się jak gaz doskonały. Równanie gazu doskonałego: PV = nrt P - ciśnienie R 8.3 J K - stała gazowa V - objętość n - liczba moli T - temperatura Jeden mol to N A = 6.023 10 23 cząstek (liczba Avogadro)

Jeden mol gazu waży liczbowo tyle gramów, ile wynosi masa atomowa pojedynczej cząsteczki. Na przykład: 1 mol 12 C waży 12 gramów 1 mol 16 O 2 waży 32 gramy 1 mol 4 He waży 4 gramy

Równanie gazu doskonałego - alternatywny zapis Równanie gazu doskonałego: PV = NkT P - ciśnienie N - liczba cząstek gazu V - objętość k 1.38 10 23 J K - stała Boltzmanna T - temperatura k = R N A

PRZEMIANY STANU GAZU DOSKONAŁEGO PRAWA GAZOWE Zakładając, że podczas przemiany stanu gazu masa gazu pozostaje stała (m 1 = m 2 ) to pv/t =const. Możemy wówczas rozważać trzy szczególne przemiany: przemiana izotermiczna, T= const (prawo Boyle a Mariotte a) p 1 V 1 = p 2 V 2 pv = const przemiana izobaryczna, p= const (prawo Gay-Lussaca) V 1 T 1 = V 2 T 2 V T = const przemiana izochoryczna, V= const (prawo Charlesa) p 1 T 1 = p 2 T 2 lub lub lub p T = const

Test równania gazu doskonałego przemiana izochoryczna Zmiana temperatury powoduje zmianę ciśnienia przy stałej objętości (i ilości cząstek). P 1 T 1 = P 2 T 2 P 2 = P 1 T 2 T 1 ΔP = P 2 P 1 = T 2 1 T 1 P 1

Właściwości gazu - symulacja https://phet.colorado.edu/en/simulation/legacy/gas-properties 19

Związek temperatury z energią kinetyczną cząstek Temperatura ciała wiąże się ściśle ze średnią energią kinetyczną cząstek tworzących ciało. Im większa średnia energia kinetyczna (związana z ruchem translacyjnym) cząstek tym wyższa jest temperatura ciała. ciała stałe ciecze gazy http://www.dynamicscience.com.au/tester/solutions1/chemistry/particletheory1a.htm

Zmiany stanu skupienia z mikroskopowego punktu widzenia Film przedstawia schematycznie zmiany stanu skupienia wody wraz ze wzrostem temperatury. https://www.youtube.com/watch?v=dhjmoh38agy

Zmiany stanu skupienia

Parowanie Pozostawiając naczynie z wodą na noc, rankiem zauważymy, że poziom wody zmniejszył się. Odpowiedzialne za to jest parowanie. Parowanie polega na ucieczce z cieczy cząstek przypowierzchniowych, które zyskują odpowiednią energię do ucieczki kosztem energii cząsteczek położonych w głębszych warstwach. W konsekwencji w wyniku parowania w cieczy pozostają cząsteczki o mniejszej energii i jej temperatura maleje. Parowanie jest procesem chłodzącym dlatego pocimy się podczas intensywnego wysiłku lub jest nam zimno po wyjściu spod prysznica. P. G. Hewitt, Fizyka wokół nas

Skraplanie W procesie skraplania gaz zmienia się w ciecz. Gdy cząsteczki gazu znajdą się w pobliżu powierzchni cieczy są przez nią wciągane i wpadają w nią ze zwiększoną energią, stając się jej częścią. Zderzając się z wolniejszymi cząsteczkami cieczy, przekazują im nadwyżkę energii kinetycznej i w ten sposób zwiększają temperaturę cieczy. Skraplanie jest procesem podczas którego wydziela się energia! Jest Ci zimno? wróć pod prysznic, gdzie wysoka ilość pary wodnej sprzyja procesowy skraplania, który dominuje nad parowaniem. Cząsteczki pary zderzają się i łączą w krople wody, oddając energię do otoczenia. P. G. Hewitt, Fizyka wokół nas

Para nasycona Parę w stanie równowagi między procesem skraplania i parowania nazywamy parą nasyconą, a jej ciśnienie ciśnieniem pary nasyconej. Para nasycona to maksymalna ilość pary w powietrzu. Cieśninie pary nasyconej nie zależy od objętości naczynia, ale zależy od temperatury. Im wyższa temperatura tym proces parowania i skraplania są intensywniejsze, ciśnienie par nasyconych rośnie. ciśnienie pary nasyconej wody w funkcji temperatury Jeśli pojemnik jest duży lub nie jest zamknięty, cała ciecz może odparować przed osiągnięciem nasycenia. Im większa objętość ty więcej cząsteczek musi odparować, aby osiągnąć ciśnienie pary nasyconej.

Wrzenie Wrzenie to parowanie całą objętością. Pęcherzyki pary wodnej wędrują w górę dzięki siłom wyporu. Jeżeli ciśnienie zewnętrzne jest większe niż ciśnienie par nasyconych, to bąbelki pary cieczy nie mogą rozwinąć się wewnątrz cieczy. Ciśnienie pary nasyconej rośnie wraz z temperaturą, w momencie gdy zrówna się ono z ciśnieniem otoczenia występuje wrzenie wewnątrz cieczy tworzą się bąbelki pary. ciśnienie pary nasyconej wody w funkcji temperatury

Topnienie i krzepnięcie Podczas topnienia pochłaniana jest energia z otoczenia przez cząsteczki, które zmieniają stan skupienia (tak jak w przypadku parowania). Podczas krzepnięcia oddawana jest energia do otoczenia przez cząsteczki, które zmieniają stan skupienia (tak jak podczas skraplania).

*Przemiany fazowe temperatura krytyczna gaz doskonały gaz rzeczywisty punkt krytyczny W stałej temperaturze zwiększamy ciśnienie gazu zmniejszając jego objętość D. C. Giancoli, Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, 4th edition

*Przemiany fazowe temperatura krytyczna Temperatura krytyczna to temperatura powyżej, której żadna zmiana ciśnienia nie jest w stanie zamienić gazu w ciecz. Gazem nazywamy substancję występująca w stanie gazowym powyżej temperatury krytycznej Parą nazywamy substancję występującą w stanie gazowym poniżej temperatury krytycznej 29

*Stan nadkrytyczny Substancja znajduje się w stanie nadkrytycznym, gdy jego temperatura i ciśnienie są wyższe niż punkt krytyczny. W stanie nadkrytycznym nie jesteśmy w stanie odróżnić cieczy od gazu! Przejście chloru w stan nadkrytyczny (76 atm, -144 O C) https://www.youtube.com/watch?v=y6s7bzbx4-s

*Przemiany fazowe diagramy fazowe Woda Liquid Supercritical fluid (stan nadkrytyczny)

*Przemiany fazowe diagramy fazowe Dwutlenek węgla CO 2 Sublimacja CO 2 przy ciśnieniu atmosferycznym w temperaturze -78.5 C

Sublimacja suchego lodu https://www.youtube.com/watch?v=joh7sdcaa4g

Wrzenie wody w temperaturze pokojowej Jednoczesne wrzenie i krzepnięcie 0.023 20 Podczas wrzenia szybkie cząsteczki uciekają, pozostawiając wolniejsze, ciecz staje się coraz chłodniejsza. Przy wystarczająco długim wrzeniu na powierzchni izolowanej termicznie i wrzącej cieczy utworzyłby się lód!

Punkt potrójny cykloheksanu https://www.youtube.com/watch?v=mp6mvlwunzq

Przymarzanie lodu (regelacja) Zjawisko polegające na stopieniu lodu pod wpływem zwiększonego ciśnienia i powtórnym zamarznięciu powstałej wody przy obniżeniu ciśnienia do pierwotnej wartości. P. G. Hewitt, Fizyka wokół nas 36

Przymarzanie lodu (regelacja) https://www.youtube.com/watch?v=qqcvnjguv24 37