Ideel gas: koncept, egenskaber og øvelser

Gasideel er den, hvor kollisioner mellem partikler er perfekt elastiske. Mellem hans partikler er der ikke nogen form for interaktion, ligesom kræfter attraktivt eller frastødende, desuden tager disse partikler ikke plads.

Ifølge kinetisk teori om gasser, er den termodynamiske tilstand af en ideel gas fuldstændigt beskrevet af variablerne i tryk, volumen og temperatur.

Seogså: Kalorimetri: tankekort, formler og løste øvelser

ideelt gaskoncept

Ideelle gasser består udelukkende af partikleridimensionerpunktlig (af ubetydelig størrelse) der er i bevægelsekaotisk er tændt højhastighed. I denne type gas er temperaturen og hastigheden for translationen af ​​partiklerne proportionale.

Da der ikke er nogen interaktion mellem partiklerne i en ideel gas, er intern energi af denne gas er altid lig med summen af kinetisk energi af alle de partikler, der udgør det.

Den ideelle gas dannes af punktpartikler, der elastisk kolliderer med hinanden.

Uanset de ideelle gasser er, vil de altid have det samme nummer

ipartikler til samme lydstyrke. Deres masse vil til gengæld afhænge direkte af din Molar masse (målt i g / mol), derudover 1 mol ideel gas (ca. 6.0.10²³ partikler) vil altid optage en volumen svarende til 22,4 l.

Du gasserægte, hvor der er forekomst af kollisioneruelastisk mellem partikler, kommer meget tæt på opførelsen af ​​ideelle gasser i lavtryks- og højtemperaturregimer. Tilfældigvis under normale forhold med tryk og temperatur på Jorden (25 ° C og 1 atm) er det meste af området gasser opfører sig som ideelle gasser, og dette letter beregningen af ​​forudsigelser om termodynamisk opførsel deres.

Nogle gasser, som f.eks vanddamp, der er fortyndet i atmosfærisk gas, kan ikke betragtes som ideelle gasser, men ja gasserægte. Disse gasser har betydelige interaktioner mellem deres partikler, hvilket kan kondensereforårsager dem flydende, hvis der er en temperaturfald.

Egenskaber ved ideelle gasser

Tjek det ud kl abstrakt, nogle egenskaber ved ideelle gasser:

• I dem forekommer kun perfekt elastiske kollisioner mellem partikler;
• I dem er der ingen interaktioner mellem partikler;
• I dem har partiklerne ubetydelige dimensioner;
• 1 mol ideel gas optager et volumen på 22,4 l, uanset hvad gassen er;
• Reelle gasser opfører sig som ideelle gasser, når de er under lavtryks- og højtemperaturregimer;
• De fleste gasser opfører sig på samme måde som ideelle gasser.

ideel gaslov

Undersøgelsen af ​​gasser udviklet af lærde Charlesboyle,JosephLouisgay-lussac og Robertboyle førte til fremkomsten af tre empiriske love, bruges til at forklare opførelsen af ​​ideelle gasser i regimer af temperatur, tryk og bindkonstanter, henholdsvis.

Tilsammen dannede disse love det nødvendige grundlag for fremkomsten af ideel gaslov, der vedrører den indledende termodynamiske tilstand af en gas, defineret af mængderne P₁, T₁ og V₁, Med din endelig termodynamisk tilstand (S₂, V₂ og T₂), efter at have lidt nogle gastransformation.

Tjek formel i den generelle gaslov:

Den generelle gaslov siger, at produkt giver tryk pels bindafgas, divideret med den termodynamiske temperatur, i kelvin, er lig med en konstant. Denne konstant er til gengæld beskrevet af clapeyron ligning, holde øje:

ingen - antal mol (mol)

R - universel konstant af perfekte gasser (0,082 atm.l / mol. K eller 8,31 J / mol. K)

I formlen P er det tryk, der udøves af gassen, V er volumen optaget af denne gas, og T er temperaturen målt i kelvin. storheden ingen henviser til antallet af mol, mens R er den universelle konstant af ideelle gasser, som ofte måles i enheder af atm.l / mol. K eller i J / mol. K, sidstnævnte bliver vedtaget af SI.

Seogså:Hvad er solvind, og hvordan påvirker det jordens atmosfære?

Intern energi af ideel gas

DET energiindre af ideelle gasser kan beregnes ved hjælp af produktet mellem konstantiBoltzmann og den termodynamiske temperatur, bemærk:

K_B - Boltzmann konstant (K_B = 1,38.10-²³ J / K)

Fra det tidligere forhold, som giver os mulighed for at beregne gennemsnitlig kinetisk energi Fra partiklerne af en ideel gas tegner vi følgende formel, som kan bruges til at beregne, hvad gennemsnitlig kvadrathastighed af molekyler af en ideel gas til en given temperatur T, bemærk:

M - molær masse (g / mol)

Denne formel giver dig mulighed for at se, at a tilføjelsepåtemperatur af en ideel gas resulterer i en stigning i partiklernes gennemsnitlige firkantede hastighed.

Lær mere:Find ud af, hvad lys er lavet af, og hvad er dets egenskaber

Løst øvelser på ideelle gasser

Spørgsmål 1) To mol af en ideel gas og ved et tryk på 1 atm findes ved en temperatur på 227 ° C. Beregn, i liter, det volumen, der optages af denne gas.

Data: R = 0,082 atm.l / mol. K

a) 75 l

b) 82 l

c) 15 l

d) 27 l

e) 25 l

Skabelon: Bogstav B

Løsning:

For at beregne volumenet af denne gas bruger vi Clapeyron-ligningen, men inden vi foretager beregningen, er det nødvendigt at omdanne temperaturen på 227 ° C til en kelvin. Til dette tilføjer vi faktoren 273 til denne temperatur, hvilket resulterer i en temperatur på 500 K.

Ifølge opløsningen er gasens volumen 82 liter.

Spørgsmål 2) En ideel gas optager et volumen på 20 l, når den udsættes for et tryk på 3 atm, så dens temperatur forbliver konstant, mens dens volumen tredobles. Beregn det endelige tryk på denne gas, efter at den har gennemgået denne transformation.

a) 1 pengeautomat

b) 3 atm

c) 5 atm

d) 8 atm

e) 9 atm

Skabelon: Bogstav a

Løsning:

For at løse denne øvelse bruger vi den generelle lov om gasser, bemærk:

For at foretage beregningen var det nødvendigt at tildele et volumen på 60 l til gassen, da dens volumen tredobles under transformationen.

Af Rafael Hellerbrock
Fysikklærer