Молекулярно-кинетическая теория строения газа.

Основные понятия: идеальный газ, микропараметры, макропараметры.

Идеальный газ – это физическая модель, применяемая для описания состояний и процессов, происходящих в реальных газах, если они находятся:

1) при небольших давлениях (не более трёх атмосфер).

2) при достаточно высоких температурах (далеких от абсолютного нуля).

Идеальный газ состоит из материальных точек, которые непрерывно хаотично движутся и не взаимодействуют друг с другом силами притяжения и отталкивания. При соударении они ведут себя как абсолютно упругие шарики.

Микропараметры – это физические величины, описывающие состояние одной частицы (молекулы, атома). К ним относят массу частицы m₀, относительную молекулярную (атомную) массу Mr(Ar), среднюю квадратичную скорость теплового движения частицы V _кв, среднюю кинетическую энергию поступательного движения частицы: , средняя длина свободного пробега λ, размер частицы d.

Макропараметры – это физические величина, описывающие достаточно большое число частиц. К ни относят молярную массу М, количество вещества, концентрацию частиц n, объем V, массу всех частиц m, плотность газа ρ, абсолютная температура Т, давление газа р.

Молярная масса – это масса одного моля частиц, обозначается буквой М, измеряется в кг/моль. , .

Количество вещества – обозначается буквой ν, единица измерения 1 моль:

Концентрация частиц – это количество частиц в единице объема, обозначается буквой n, измеряется в м^-3:

Объем - обозначается буквой V, измеряется в м³. Если в задаче объем задан в литрах (л), то полезно помнить соотношение: 1 л = 1∙10^-3 м³.

Массу всех частиц можно определить по формуле: m = m₀ ∙ N.

Плотность газа , измеряется в кг/м³.

Давление газа (р) – характеризует совокупность ударов молекул (атомов) о стенки сосуда за единицу времени, измеряется в Па (паскалях). 1 Па =

Приборы для измерения давления:

· атмосферного: барометр (жидкостный и безжидкостный);

· в сосуде: манометр (жидкостный и безжидкостный).

Барометр-анероид

Ø безжидкостный барометр, рабочей частью которого является запаянная металлическая коробочка, из которой выкачан воздух. При изменении давления воздуха объем коробочки меняется, движение ее стенок передается на стрелку, перемещающуюся вдоль шкалы. Показания анероида необходимо периодически сверять с показаниями ртутного барометра.

Ртутный барометр

Ø жидкостной барометр, в котором атмосферное давление измеряется по высоте столба ртути в запаянной сверху трубке, опущенной открытым концом в сосуд с ртутью (опыт Торичелли). Ртутные барометры - наиболее точные приборы, ими оборудованы метеорологические станции и по ним проверяется работа других видов барометров.

Ø 1мм. рт. ст = 133,3Па

Ø р = 13,6·10³·9,8·1·10^-3=133,3 Па

Ø Нормальное атмосферное давление 760 мм. рт. ст.

Прибор для измерения давления в сосуде называется манометром.

Большие давления газа измеряют металлическим манометром. Главной его деталью является изогнутая металлическая трубка (А). Её открытый конец припаян к трубке (В) с краном (К), а закрытый соединён со стрелкой. Если открыть кран, то газ устремляется в трубку и разгибает её. Принцип действия манометра основан на законе Паскаля – давление, сообщаемое жидкости или газу передаётся без изменения в каждую точку по всем направлениям одинаково.

Поскольку площадь выпуклой поверхности трубки больше вогнутой, а давление газа одинаково по всем направлениям, то сила давления внутри трубки на выпуклую поверхность больше, чем на вогнутую, что и вызывает разгибание трубки: , так как S₂ > S₁ Закрытый конец перемещает стрелку по шкале прибора.

Для измерения очень маленьких давлений (вакуума) применяется жидкостный манометр. Они бывают открытые и закрытые. Если соединить его открытый конец с сосудом, в котором давление газа мало, то уровень жидкости в закрытом колене понизится. Давление в сосуде можно будет найти по разности уровней в закрытом и открытом колене манометра.

Основные константы МКТ идеального газа

ü Постоянная Авогадро: N_A =6,02 · молекул/моль

ü Постоянная Больцмана: k = 1,38 · Дж/К

ü Молярная (универсальная) газовая постоянная: R = 8,31 Дж/моль·К

Физический смысл: молярная газовая постоянная численно равна работе, совершаемой одним молем идеального газа при его изобарическом нагревании на один кельвин. Связь между константами: R = k · N_A

Основные уравнения МКТ идеального газа

Физический смысл: эти уравнения связывают между собой макро- и микропараметры газа, находящегося в состоянии термодинамического равновесия.

1-е уравнение: чем быстрее движутся молекулы, тем температура тела больше. Абсолютная температура, есть мера средней кинетической энергии поступательного движения:

= =

2-е уравнение: Давление газа на стенки сосуда обусловлено совокупностью ударов молекул в единицу времени:

Дата добавления: 2015-07-07