Ideálny plyn: koncepcia, vlastnosti a cvičenia

Plynideálne je ten, kde kolízie medzi časticami sú dokonale elastické. Medzi jeho časticami neexistuje žiadny druh interakcie sily atraktívne alebo odpudivé, navyše tieto častice nezaberajú miesto.

Podľa kinetická teória plynov, termodynamický stav ideálneho plynu je úplne opísaný premennými z tlak, objem a teplota.

Pozritiež: Kalorimetria: myšlienková mapa, vzorce a vyriešené cvičenia

koncepcia ideálneho plynu

Ideálne plyny sú zložené výlučne z časticevrozmerydochvíľny (zanedbateľnej veľkosti), ktoré sú v pohybchaotický je zapnutý vysokárýchlosť. V tomto type plynu sú teplota a rýchlosť translácie častíc proporcionálne.

Pretože medzi časticami ideálneho plynu nedochádza k interakcii, vnútorná energia tohto plynu sa vždy rovná súčtu Kinetická energia všetkých častíc, ktoré ju tvoria.

Ideálny plyn tvoria bodové častice, ktoré sa navzájom elasticky zrazia.

Nech sú ideálne plyny akékoľvek, vždy budú mať rovnaké číslovčastice pre rovnaký objem. Ich hmotnosť bude zase závisieť priamo od vašej molárna hmota

(merané v g / mol), navyše, 1 mól ideálneho plynu (asi 6.0.10²³ častice) vždy obsadí a objem rovnajúci sa 22,4 l.

Vy plynyreálny, kde je výskyt kolízienepružný medzi časticami sa veľmi priblížia správaniu ideálnych plynov v režimy nízkeho tlaku a vysokej teploty. Zhodou okolností je za normálnych podmienok tlaku a teploty na Zemi (25 ° C a 1 atm) väčšina plyny sa správajú ako ideálne plyny, čo uľahčuje výpočet predpovedí o termodynamickom správaní ich.

Niektoré plyny, napríklad vodná para, ktorý je zriedený v atmosférický plyn, nemožno považovať za ideálne plyny, ale áno plynyreálny. Tieto plyny majú významné interakcie medzi svojimi časticami, ktoré môžu kondenzovať, čo ich spôsobuje skvapalnený, ak existuje pokles teploty.

Charakteristika ideálnych plynov

Skontrolujte to na abstraktné, niektoré charakteristiky ideálnych plynov:

• V nich dochádza iba k dokonale elastickým zrážkam medzi časticami;
• V nich neexistujú žiadne interakcie medzi časticami;
• V nich majú častice zanedbateľné rozmery;
• 1 mol ideálneho plynu zaberá objem 22,4 l bez ohľadu na to, o aký plyn ide;
• Skutočné plyny sa správajú ako ideálne plyny v režimoch nízkeho tlaku a vysokej teploty;
• Väčšina plynov sa správa podobne ako ideálne plyny.

zákon o ideálnom plyne

Štúdium plynov vyvinuté učencami CharlesBoyle,JozefaLouisgay-lussac a RobertBoyle viedli k vzniku tri empirické zákony, slúži na vysvetlenie správania ideálnych plynov v režimoch teplota, tlak a objemkonštanty, resp.

Tieto zákony spolu vytvorili nevyhnutný základ pre vznik zákon o ideálnom plyne, ktorá sa týka počiatočný termodynamický stav plynu, definované veličinami P₁, T₁ a V₁, S tvojím konečný termodynamický stav (Str₂, V₂ a T₂) potom, čo niektoré utrpel premena plynu.

Pozrite sa na vzorec všeobecného zákona o plyne:

Všeobecný zákon o plyne hovorí, že: výrobok dáva tlak kožušina objemzplyn, delené termodynamickou teplotou v kelvinoch sa rovná konštante. Túto konštantu zase popisuje clapeyronova rovnica, sledovať:

č - počet mólov (mol)

R - univerzálna konštanta dokonalých plynov (0,082 atm.l / mol. K alebo 8,31 J / mol. K)

Vo vzorci P je tlak vyvíjaný plynom, V. je objem obsadený týmto plynom a T je teplota meraná v kelvinoch. veľkosť č sa týka počtu mólov, zatiaľ čo R je univerzálna konštanta ideálnych plynov, ktorá sa často meria v jednotkách atm.l / mol. K alebo v J / mol. K, pričom posledné uvedené prijala SI.

Pozritiež:Čo je to slnečný vietor a aký vplyv má na zemskú atmosféru?

Vnútorná energia ideálneho plynu

THE energieinterné ideálnych plynov je možné vypočítať pomocou produktu medzi konštantnývBoltzmann a termodynamická teplota, poznámka:

K_B - Boltzmannova konštanta (K_B = 1,38.10-²³ J / K)

Z predchádzajúceho vzťahu, ktorý nám umožňuje vypočítať priemerná kinetická energia z častíc ideálneho plynu nakreslíme nasledujúci vzorec, pomocou ktorého môžeme vypočítať, čo stredná štvorcová rýchlosť molekúl ideálneho plynu pre danú teplotu T, všimnite si:

M - molárna hmotnosť (g / mol)

Tento vzorec umožňuje zistiť, že a dodatokoteplota ideálneho plynu vedie k zvýšeniu strednej štvorcovej rýchlosti častíc.

Vedieť viac:Zistite, z čoho je vyrobené svetlo a aké sú jeho vlastnosti

Vyriešené cvičenia o ideálnych plynoch

Otázka 1) Dva moly ideálneho plynu a pri tlaku 1 atm sa nachádzajú pri teplote 227 ° C. Vypočítajte objem zaberaný týmto plynom v litroch.

Údaje: R = 0,082 atm.l / mol. K

a) 75 l

b) 82 l

c) 15 l

d) 27 l

e) 25 l

Šablóna: Písmeno B

Rozhodnutie:

Na výpočet objemu tohto plynu použijeme Clapeyronovu rovnicu, avšak predtým, ako vykonáme výpočet, je potrebné teplotu 227 ° C transformovať na kelvin. Preto k tejto teplote pripočítame faktor 273, výsledkom čoho je teplota 500 K.

Podľa rozlíšenia je objem obsadený plynom 82 litrov.

Otázka 2) Ideálny plyn zaberie pri tlaku 3 atm objem 20 l, takže jeho teplota zostáva konštantná a jeho objem sa strojnásobí. Vypočítajte konečný tlak tohto plynu po tom, ako prešiel touto transformáciou.

a) 1 atm

b) 3 atm

c) 5 atm

d) 8 atm

e) 9 atm

Šablóna: Písmeno A

Rozhodnutie:

Na vyriešenie tohto cvičenia použijeme všeobecný zákon o plynoch, všimnite si:

Pre výpočet bolo potrebné plynu priradiť objem 60 l, pretože jeho objem sa počas transformácie strojnásobil.

Autor: Rafael Hellerbrock
Učiteľ fyziky