Jednačina stanja idealnog gasa i promene stanja idealnog gasa

Introduction

ЈЕДНАЧИНА СТАЊА ИДЕАЛНОГ ГАСА

 

 

 

Производ притиска и запремине  одређене количине гаса сразмеран је апсолутној температури тог гаса.

Picture

Picture

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):

izobarski 3

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

PERIODNI SISTEM ELEMENATA - PeriHodic Tables of the Elements in Serbian (Cyrillic alphabet) (jergym.cz)

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