С помощью уравнения состояния идеального газа можно исследовать процессы, в которых масса газа и один из трех параметров - давление, объем или температура - остается постоянным. Количественные зависимости между двумя параметрами газа при фиксированном значении третьего называют газовыми законами.
Процессы, протекающие при неизменном значении одного из параметров, называют изопроцессами.
Изопроцесс (от греческого слова «изос» - равный) - это идеализированная модель реального процесса, которая только приближенно отражает действительность. Т.к. в действительности ни один процесс не может протекать при строго фиксированном значении какого-либо параметра. Всегда имеются те или иные воздействия, нарушающие постоянство температуры, давления или объема. Лишь в лабораторных условиях удается поддерживать постоянство того или иного параметра с высокой точностью, но в действующих технических устройствах и в природе это практически неосуществимо.
Законы, описывающие эти изопроцессы, были открыты задолго до теоретического вывода уравнения состояния идеального газа. уравнение состояния идеального газа: произведение давления на объем равно отношению массы вещества к молярной массе умноженному на универсальную газовую постоянную и на температуру. Изотермический процесс - процесс изменения состояния системы при постоянной температуре Изохорный процесс - процесс изменения состояния системы при постоянном объеме. Для данной массы газа отношение давления газа к его температуре остается постоянным, если объем газа не меняется. Этот газовый закон был установлен в 1787 г. французским физиком Жаком Шарлем (1746-1823) и носит название закона Шарля.Изобарный процесс - процесс изменения состояния системы при постоянном давлении. Для газа данной массы отношение объема газа к его температуре остается постоянным, если давление газа не меняется. Этот закон был установлен экспериментально в 1802 г. французским ученым Ж. Гей-Люссаком (1778-1850) и носит его название.
Согласно закону Гей-Люссака, объем газа прямо пропорционален его температуре. Т. е. если увеличить объем, то и температура тоже возрастет в такое же число раз.
С помощью
уравнения
состояния
идеального газа
можно
исследовать
процессы, в
которых масса
газа и один
из трёх
параметров —
давление, объём
Газовые законы —
количественные зависимости
между двумя параметрами газа
прификсированном значении
третьего.
Изопроцесс — это
идеализированная модель
реального процесса, которая
только приближённо отражает
действительность.
Лишь в лабораторных условиях
удаётся поддерживать
постоянство того или иного
параметра с высокой точностью.
Уравнение состояния
идеального газа.
Уравнение состояния
идеального газа.
Изотермический процесс —
процесс изменения состояния
системы
при постоянной температуре.
Для изотермического
процесса произведение
давления газа
на его объём постоянно.
Закон Бойля-Мариотта
справедлив обычно для
любых газов, а также и
для их смесей, например,
для воздуха.
Роберт Бойль
1627–1691 гг.
При давлениях, в несколько сотен
раз больших атмосферного,
отклонения
от этого закона становятся
существенными.
Давление газа обратно
пропорционально его
объёму.
График зависимости давления газа
от объёма
Изотерм
а
Зависимость
давления
от объёма
График зависимости объёма газа от
температуры
Чем выше
температура, тем
выше давление.
График зависимости давления газа от температуры
Чем выше
температура, тем
выше давление.
При сжатии газ
нагревается, так как
при движении поршня
в сосуде скорость
молекул после ударов
о поршень
увеличивается,
а, следовательно,
увеличивается
и температура газа.
Поэтому для
реализации
изотермического
процесса надо после
небольшого смещения
поршня подождать,
когда температура
газа в сосуде опять
станет равной
температуре
окружающего воздуха.
При быстром сжатии
давление под поршнем
сразу становится
больше, чем во всём
сосуде.
Если систему
предоставить самой
себе, то температура и
давление постепенно
выравниваются,
система приходит в
равновесное
Процесс, при котором
все промежуточные состояния
газа являются равновесными,
называют равновесным
процессом.
Процесс, при котором
все промежуточные состояния
газа являются равновесными,
называют равновесным
процессом.
Изохорный процесс — процесс
изменения состояния системы
при постоянном объёме.
Для данной массы газа
отношение давления газа к
его температуре остаётся
постоянным, если объём газа
не меняется.
Этот газовый закон был
установлен
в 1787 г. и носит название
закона Шарля.
Жак Шарль
1746–1823 гг.
Закон Шарля не соблюдается
в области низких температур,
близких к температуре
сжижения (конденсации)
газов.
Графики изохорного процесса.
Изохора
Чем больше объём
сосуда, тем меньшее
давление газ будет
оказывать на стенки
сосуда.
Графики изохорного процесса.
С ростом объёма
газа при постоянной
температуре
давление его
согласно закону
Бойля-Мариотта
падает.
Графики зависимости давления от
объёма и температуры.
Изобарный процесс — процесс
изменения состояния системы
при постоянном давлении.
Для газа данной массы
отношение объёма газа к его
температуре остаётся
постоянным, если давление
газа не меняется.
Согласно закону Гей-Люссака,
объём газа прямо
пропорционален
его температуре.
Если увеличить объём,
то и температура тоже
возрастёт
Ж.Л. Гей-Люссак
1778–1850 гг.
Графики изобарного процесса.
Изобара
Все газы при
сильном
охлаждении
превращаются
в жидкости,
а к жидкостям
уравнение
состояния
неприменимо.
Изобарным можно считать
расширение газа
при нагревании его
в цилиндре с подвижным
поршнем, если внешнее
давление постоянно.
Постоянство давления
в цилиндре обеспечивается
атмосферным давлением
на внешнюю поверхность
поршня.
Роберт Бойль
1627–1691 гг.
Жак Шарль
1746–1823 гг.
Ж.Л. Гей-Люссак
1778–1850 гг.
Отношение
произведения
давления газа и
объёма
к температуре для
данной массы газа —
величина постоянная.
Закон
Гей-
Люссака
Закон
Шарля
Закон
Бойля-
Мариотта
Закон
Гей-
Люссака
Закон
Шарля
Закон
Бойля-
Мариотта