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

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

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

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

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

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

Ciepło właściwe. Autorzy: Zbigniew Kąkol Bartek Wiendlocha

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

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

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

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

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

Wykład 7: Przekazywanie energii elementy termodynamiki

Termodynamika Termodynamika

100 29,538 21,223 38,112 29, ,118 24,803 49,392 41,077

10. FALE, ELEMENTY TERMODYNAMIKI I HYDRODY- NAMIKI.

Zadania domowe z termodynamiki I dla wszystkich kierunków A R C H I W A L N E

TERMODYNAMIKA Zajęcia wyrównawcze, Częstochowa, 2009/2010 Ewa Mandowska

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

Kinetyczna teoria gazów Termodynamika. dr Mikołaj Szopa Wykład

Przemiany termodynamiczne

WŁAŚCIWOŚCI GAZÓW 3.1. PODSTAWY TEORETYCZNE

4. Przyrost temperatury gazu wynosi 20 C. W kelwinach przyrost ten jest równy

Podstawy fizyki sezon 1 X. Elementy termodynamiki

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

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

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

Ciśnienie i temperatura model mikroskopowy

WYZNACZANIE STOSUNKU c p /c v

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

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

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

Równanie gazu doskonałego

Termodynamika Część 3

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

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

Wykład 5 Widmo rotacyjne dwuatomowego rotatora sztywnego

Termodynamika cz. 2. Gaz doskonały. Gaz doskonały... Gaz doskonały... Notes. Notes. Notes. Notes. dr inż. Ireneusz Owczarek

00516 Termodynamika D Część 1

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

Teoria kinetyczna gazów

Wykład 6. Klasyfikacja przemian fazowych

3. Przejścia fazowe pomiędzy trzema stanami skupienia materii:

Wykład 6: Przekazywanie energii elementy termodynamiki

Wykład 6: Przekazywanie energii elementy termodynamiki

Zadania domowe z termodynamiki dla wszystkich kierunków A R C H I W A L N E. Zadania domowe z termodynamiki I dla wszystkich kierunków

termodynamika fenomenologiczna

Para wodna najczęściej jest produkowana w warunkach stałego ciśnienia.

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

C V dla róŝnych gazów. Widzimy C C dla wszystkich gazów jest, zgodnie z przewidywaniami równa w

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

Inżynieria Chemiczna Transport masy i ciepła

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

1 Wymagania egzaminacyjne na egzamin maturalny - poziom rozszerzony: fizyka

Podstawy termodynamiki

ciało stałe ciecz gaz

Termodynamika Część 2

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

1. PIERWSZA I DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI TERMOCHEMIA

Doświadczenie B O Y L E

Spis tres ci 1. Wiadomos ci wste pne

WYBRANE ZAGADNIENIA Z TERMODYNAMIKI TECHNICZNEJ

3. PIERWSZA ZASADA TERMODYNAMIKI Bilans energii

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

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

Fizyka 14. Janusz Andrzejewski

Wykład 7 Entalpia: odwracalne izobaryczne rozpręŝanie gazu, adiabatyczne dławienie gazu dla przepływu ustalonego, nieodwracalne napełnianie gazem

ZADANIA Z FIZYKI - TERMODYNAMIKA

S ścianki naczynia w jednostce czasu przekazywany

Stany skupienia materii

Plan wynikowy fizyka rozszerzona klasa 3a

Wykład 6 Ciepło właściwe substancji prostych Ciepło właściwe gazów doskonałych Molowe ciepło właściwe gazu doskonałego przy stałej objętości (C )

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

Termodynamika Techniczna dla MWT, wykład 6. AJ Wojtowicz IF UMK

Temperatura i ciepło E=E K +E P +U. Q=c m T=c m(t K -T P ) Q=c przem m. Fizyka 1 Wróbel Wojciech

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

Wykład 1 i 2. Termodynamika klasyczna, gaz doskonały

Materiały pomocnicze do laboratorium z przedmiotu Metody i Narzędzia Symulacji Komputerowej

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

I. KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU

DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI

POLITECHNIKA RZESZOWSKA

Wykład 4. Przypomnienie z poprzedniego wykładu

DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI

Temperatura, ciepło, oraz elementy kinetycznej teorii gazów

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

FIZYKA STATYSTYCZNA. Liczne eksperymenty dowodzą, że ciała składają się z wielkiej liczby podstawowych

2.7 Równanie stanu gazu doskonałego(c7)

Mol, masa molowa, objętość molowa gazu

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

1 I zasada termodynamiki

Podstawy termodynamiki

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

podać przykład wielkości fizycznej, która jest iloczynem wektorowym dwóch wektorów.

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

Spis treści. Przedmowa WPROWADZENIE DO PRZEDMIOTU... 11

Wykład Temperatura termodynamiczna 6.4 Nierówno

2.7 Równanie stanu gazu doskonałego(c7)

Temperatura. Zerowa zasada termodynamiki

Termodynamika. Część 4. Procesy izoparametryczne Entropia Druga zasada termodynamiki. Janusz Brzychczyk, Instytut Fizyki UJ

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

Transkrypt:

F-Gaz doskonaly/ GAZY DOSKONAŁE i PÓŁDOSKONAŁE Gaz doskonały cząsteczki są bardzo małe w porównaniu z objętością naczynia, które wypełnia gaz cząsteczki poruszają się chaotycznie ruchem postępowym i zderzają się ze sobą i ściankami naczynia sprężyście cząsteczki obracają się też wokół osi przechodzącej przez środek ich masy siły przyciągania lub odpychania międzycząsteczkowego nie występują w cząsteczkach nie występują drgania atomów Gaz półdoskonały rożni się od gazu doskonałego tym, że atomy wykonują drgania w cząsteczce Gaz rzeczywisty zachowuje się jak modelowy gaz doskonały, gdy ma małą gęstość i umiarkowaną temperaturę. Gdy gaz rzeczywisty ma małą gęstość i wyższą temperaturę, można go traktować jako gaz półdoskonały. Brak sił międzycząsteczkowego przyciągania i odpychania powoduje, że energia wewnętrzna gazu doskonałego i gazu półdoskonałego nie zależy od objętości zajmowanej przez gaz. u u () Ciepło właściwe gazów doskonałych jest stałe, natomiast ciepło właściwe gazów połdoskonałych zależy tylko od temperatury.

F-Gaz doskonaly/ Doświadczenie Gay-Lussaca i Jule a Analizę przeprowadzamy dla dwóch stanów gazu. W stanie pierwszym gaz wypełnia tylko zbiornik nr I, w stanie drugim gaz jest w zbiornikach nr I i nr II. Po połączeniu zbiorników stwierdzono, że temperatura wody, w której zanurzone są zbiorniki, nie uległa zmianie. Oznacza to, że woda ani nie pochłonęła, ani nie oddała ciepła. Jej energia się nie zmieniła. akże energia gazu nie uległa zmianie, gdyż gaz nie wymienił energii z wodą. Wniosek: energia wewnętrzna gazu nie zależy od jego objętości, jej jedyną miarą jest temperatura. V V V t U E t d V I I E U U V V w II 0 0 Zasada ekwipartycji (równego podziału) energii Molowe ciepło właściwe gazów doskonałych zależy tylko od liczby atomów w cząsteczce gazu Mc v J kmol K f MR (a) gdzie:

F-Gaz doskonaly/ (MR) = 84 [J/(kmol K)] jest uniwersalną stałą gazową jednakową dla wszystkich gazów, f jest liczbą stopni swobody cząsteczek gazu związanych z gromadzeniem energii. f gazy jednoatomowe f 5 gazy dwuatomowe f 6 gazy trójatomowe i o większej liczbie atomów w cząsteczce Kilogramowe ciepło właściwe zależy też od rodzaju gazu. Po podzieleniu równania (a) przez masę molową M [kg/kmol] otrzymujemy c v f R J kg K (b) gdzie R jest indywidualną stałą gazową, różną dla rożnych gazów. Ciepło właściwe gazów półdoskonałych zależy także od temperatury J kmol K Mc f MR Mc v osc () Mc J Mc M c c M (4) kg K emperatura jest miarą średniej energii kinetycznej ruchu postępowego cząsteczek. Podczas ogrzewania gazu jednoatomowego, całe ciepło powiększa energię ruchu postępowego cząste-

F-Gaz doskonaly/ 4 czek, powodując wzrost temperatury. W przypadku gazu o cząsteczkach wieloatomowych, tylko część doprowadzanego ciepła powiększa energię kinetyczną ruchu postępowego. Reszta doprowadzanego ciepła zwiększa energię ruchu obrotowego wokół środków mas cząsteczek, co nie jest odzwierciedlane przyrostem temperatury. ermiczne równanie stanu gazów doskonałych i półdoskonałych Prawo Gay-Lussaca Dla przemiany zamkniętej m idem przy p idem zachodzi związek v v () Prawo Boyle a i Mariotte a Dla przemiany zamkniętej m idem przy idem prawdziwa jest zależność p () v pv 4

F-Gaz doskonaly/ 5 izobara; p = idem izoterma; = idem Niech w gazie zajdzie jakaś przemiana termodynamiczna -. Na wykresie p-v ilustrującym tę przemianę z punktu prowadzimy linię przemiany izobarycznej, a z punktu linię przemiany izotermicznej. Linie te przecinają się w jakimś punkcie. Stan można więc też osiągnąć realizując kolejno przemianę izobaryczną - oraz izotermiczną -. Dla przemiany izobarycznej - zgodnie z równaniem () jest v v () Natomiast dla przemiany izotermicznej - zachodzi p (4) v pv Z równania () wyznaczamy v v v (5) a otrzymaną zależność (5) podstawiamy do równania (4) p (6) v pv Dla przemiany izobarycznej - jest p p (7) 5

F-Gaz doskonaly/ 6 a dla przemiany izotermicznej - mamy (8) Po wprowadzeniu zależności (7) i (8) do równania (6) i podzieleniu otrzymanego wyniku stronami przez dostajemy p v p v (9) Dla określonego gazu doskonałego lub półdoskonałego wyrażenie pv ma więc wartość stałą, niezależnie od jego stanu. Wniosek ten można zapisać następująco pv R (0) gdzie J R jest indywidualną stałą gazową. Jej wartość zależy od rodzaju gazu. Najczę- kg K ściej równanie (0) podaje się w formie pv R () i nazywa się je termicznym równaniem stanu. Pomnożymy równanie () stronami przez ilość substancji m pvm Rm () ale vm V () stąd po uporządkowaniu pv mr (4) Pomnożymy teraz prawą stronę równania przez M M otrzymując m pv MR (5) M i dalej pv n( MR) (6) 6

F-Gaz doskonaly/ 7 W równaniu (6) (MR) jest uniwersalną stałą gazową. Jej wartość wynosi J MR 84, 9 (7) kmol K i jest jednakowa dla wszystkich gazów doskonałych i półdoskonałych. Dowód Niech dla dwóch dowolnych gazów będzie p p V V (8) wówczas z prawa Avogadra wynika, że n n (9) Napiszmy termiczne równania stanu dla rozważanego przypadku. Dla gazu pierwszego p ( (0) V n MR ) i dla gazu drugiego V n MR ) p ( () Dzielimy teraz równanie (0) przez () dostając ( MR ) () ( M R ) i dalej ( MR ) ( MR ) ( MR) const () Robert Boyle 67-69 chemik angielsko-irlandzki Edme Mariotte 60-684 fizyk francuski Joseph Louis Gay-Lussac 778-850 chemik i fizyk francuski 7