Introduction
ЈЕДНАЧИНА СТАЊА ИДЕАЛНОГ ГАСА
Производ притиска и запремине одређене количине гаса сразмеран је апсолутној температури тог гаса.
n = m/M,
m- masa
M- molarna masa
Гасни закони
Стање једне исте количине гаса одређено је вредностима притиска, запремине и температуре. Ова три параметра називају се термодинамички параметри стања гаса. Ови параметри нису међусобно независни. Промена једног параметра условљава промене и других параметара. Овом приликом вршићемо анализу под претпоставком да је један од параметара стања сталан, па се посматра у каквој су међусобној зависности преостала два параметра. Такви процеси се називају изо-процеси:
- изотермски – при сталној температури (T=const),
- изохорски – при сталној запремини (V=const),
- изобарски – при сталном притиску (p=const).
Овај закон се добија када претпоставимо да је температура гаса стална (Т=const). При овој промени стања мењају се притисак и запремина гаса. Промена стања гаса при сталној температури назива се изотермска промена стања или изотермски процес.
Значи да производ притиска и запремине исте количине гаса на истој температури има сталну вредност:
Другим речима, под наведеним условима притисак и запремина гаса су обрнуто сразмерне величине. Колико пута се запремина повећа, толико пута се притисак смањи и обрнуто. То се могло видети и у претходним примерима (четвороструко смањење запремине довело до четвороструког повећања притиска).
Бојл-Мариотов закон:
При сталној температури производ притиска и запремине сталне количине гаса се не мења.
До истог закључка можемо да дођемо и анализом једначине стања идеалног гаса:
Шарлов закон
Zapremina konstantna.
p1V= nmRT1
p2V= nmRT2
p1/p2 =T1/T2 Количник притиска и апсолутне темпаратуре сталне количине гаса у изохорском процесу је константан.
Геј-Лисаков закон
Овај закон се добија када претпоставимо да је притисак гаса сталан (p=const). При овој промени стања мењају се температура и запремина гаса. Промена стања гаса при сталном притиску назива се изобарска промена стања или изобарски процес.
Француски физичар Геј-Лисак (у 18. веку) је први експериментално утврдио како се мења запремина гаса при загревању.
Као и све друге супстанце и гасови се шире при загревању. Ширење гаса при загревању се објашњава повећањем средње брзине кретања молекула, а самим тим и средње кинетичке енергије. Због повећања брзине, удари молекула у зидове суда су чешћи и јачи, што доводи до повећања притиска. Ако гас може слободно да се шири, тако да је унутрашњи притисак једнак спољашњем, тада се ширење гаса врши при сталном притиску.
Геј-Лисаков закон:
pV1 = nmR T1
PV2 = nmRT2
V1/V2 = T1/T2
Количник запремине и апсолутне темпаратуре сталне количине гаса у изобарском процесу је константан.
График зависности (V-T):
Више о овој теми погледајте на следећим линковима:
Jednačina stanja idealnog gasa — Википедија (wikipedia.org)
Једначина стања идеалног гаса | Физика (fizis.rs)
Microsoft Word - Idealni gasovi11 2010.doc (bg.ac.rs)
СШ2 – Физика, 8. час: Једначина стања идеалног гаса - Moja школа (rtsplaneta.rs)
Task
1. Odrediti gustinu acetilena na temperaturi od 60 ˚C i pritisku 15 bar.
2. Pri izohorskoj promeni stanja azot (idealan gas) iz stanja 1 (p1 = 1.2 bar, v1 = 0.4 m 3 /kg) u stanje 2 (p2 = 5 bar). Odrediti veličine stanja u karakterističnim tačkama T1 i T2)
Process
- Koristićete već ranije navedene jednačine stanja idealnog gasa kao I Bojl- Mariotov I Šarlov zakon
- Koristićete periodni sistem elemenata da biste odredili molarnu masu M ( kg/ mol).
-Formula acetilena je C2H2
- R = 8,314 JKmol
Evaluation
Ovde možete proveriti da li ste dobro uradili zadatke.
1. ρ =?
T = 60 +273 = 333K
p = 15bar = 1500000Pa
M = 26g/mol = 26 *10 -3kg/mol
pV = n RT
p ( m/ρ) = (m/M) RT
ρ= ( 26 *10 -3*1500000)/ (8,314*333) = 14,08 kg/m3
2. pV = nRT
p V = (m/M)*R*T
p( V/m) = (RT)/M
pv = (RT)/M
izohorski proces V = const.
M = 28 g/mol = 28*10-3 kg/mol
v1 = 0,4m3/kg specifična zapremina konstantna
v2 = 0,4m3/kg
p1 = 1,2bar 120000 Pa
p2 = 5bar 500000 Pa
p1*v1*M = RT1
T1 = ( p1*v1*M)/R= ( 120000*0,4*28*10-3)/8,314
T1 = 161,6K
Koristeći Šarlov zakon i izohorsku promenu
p1/p2 = T1/T2
T2 = p2*T1/p1
T2 = 5*161,6/1,2 = 673K
Conclusion
Učenici na kraju vežbe donose zaključke da li su dobro uradili zadatke i da li imaju nedoumica i grešaka pri izradi.
Teacher Page
Dragana Lazarević
Tehnička škola Šabac
Šabac