Clapeyron-Mendelejev zakon: formula, formulacija, uporaba
Vsak učenec, ki študira v desetem razredu, med eno od lekcij fizike, preuči Clapeyron-Mendelejev zakon, njegovo formulo, formulacijo in se nauči, kako ga uporabiti pri reševanju problemov. Na tehničnih univerzah je ta tema vključena tudi v potek predavanj in praktičnega dela ter v več disciplinah in ne samo v fiziki. Clapeyron-Mendelejev zakon se v termodinamiki aktivno uporablja pri sestavljanju enačb stanja idealnega plina.
Termodinamika, termodinamična procesov
Termodinamika je odsek fizike, ki je posvečena proučevanju splošnih lastnosti teles in toplotnih pojavov v teh telesih, ne glede na njihovo molekularno strukturo. Tlak, volumen in temperatura so glavne količine, ki se upoštevajo pri opisovanju toplotnih procesov v telesih. Termodinamični proces je sprememba stanja sistema, to je sprememba njenih osnovnih vrednosti (tlak, volumen, temperatura). Odvisno od tega, ali pride do sprememb osnovnih količin, so sistemi ravnotežni in neravnotežni. Termične procese (termodinamične) lahko razvrstimo na naslednji način. To pomeni, da če se sistem premakne iz enega ravnotežnega stanja v drugega, potem se taki procesi imenujejo ravnotežje. Neravnotežne procese pa karakterizirajo prehodi neravnotežnih stanj, kar pomeni, da se osnovne količine spreminjajo. Vendar jih je mogoče (procese) razdeliti v reverzibilne (možen je povratni prehod skozi iste države) in nepovraten. Vsa stanja sistema lahko opišemo z določenimi enačbami. Za poenostavitev izračunov termodinamika uvaja tak koncept kot popoln plin - nekakšna abstrakcija, za katero je značilna odsotnost interakcije v razdalji med molekulami, katere dimenzije lahko zaradi svoje majhnosti zanemarimo. Osnovni zakoni o plinu in enačba Mendelejev-Clapeyron so tesno povezani - vsi zakoni izhajajo iz enačbe. V sistemih so opisani izoprocesi, to je taki procesi, zaradi katerih eden od glavnih parametrov ostaja nespremenjen (izohoričen proces - volumen se ne spreminja, izotermičen - temperatura je konstantna, izobarična - temperatura in volumen se spreminjata pod stalnim pritiskom). Clapeyron-Mendelejev zakon je treba podrobneje analizirati.
Enačba enačbe stanja
Clapeyron-Mendelejev zakon izraža razmerje med tlakom, prostornino, temperaturo, količino snovi idealnega plina. Prav tako lahko izrazite razmerje samo med osnovnimi parametri, to je absolutno temperaturo, molarno prostornino in tlak. Bistvo se ne spremeni, ker je molarna prostornina enaka razmerju med volumnom in količino snovi.
Mendelejev-Clapeyronov zakon: formula
Enačba stanja idealnega plina je zapisana kot produkt tlaka in molarnega volumna, kar je enako produktu univerzalne plinske konstante in absolutne temperature. Univerzalni koeficient sorazmernosti s konstanto plina, konstantna (konstantna vrednost), ki izraža delo raztezanja molov v procesu povečanja temperaturne vrednosti za 1 Kelvin v pogojih izobarični proces. Njegova vrednost je (približno) 8,314 J / (mol * K). Če izrazimo molarni volumen, dobimo enačbo oblike: p * V = (m / M) * R * T. Lahko pa pridemo do oblike: p = nkT, kjer je n koncentracija atomov, in k je Boltzmannova konstanta (R / N A ).
Reševanje problemov
Zakon Mendeleev-Clapeyron, rešitev težav s svojo pomočjo močno olajša oblikovni del pri oblikovanju opreme. Pri reševanju problemov se zakon uporablja v dveh primerih: nastavljeno je eno stanje plina in njegova masa in če je masa plina neznana, je dejstvo njene spremembe znano. Upoštevati je treba, da je pri večkomponentnih sistemih (mešanica plinov) za vsako komponento zapisano enačbo stanja, to je za vsak plin posebej. Da bi ugotovili razmerje med tlakom mešanice in tlakom komponent, se uporablja Daltonov zakon. Pomembno je tudi omeniti, da je za vsako stanje plina opisano z ločeno enačbo, nato pa je rešen že pridobljen sistem enačb. In končno, vedno je treba zapomniti, da je v primeru enačbe stanja idealnega plina temperatura absolutna vrednost, njena vrednost je nujno v Kelvinu. Če se v pogojih problema temperatura meri v stopinjah Celzija ali v kateri koli drugi, je treba prevesti v stopinje Kelvin.