Idealni plin in njegova definicija

Znanost o fiziki ima pomembno vlogo pri proučevanju sveta, ki ga obdaja. Zato se njeni koncepti in zakoni začenjajo prenašati v šoli. Lastnosti snovi se merijo na različne načine. Če upoštevamo njegovo agregacijsko stanje, potem obstaja posebna tehnika. Idealni plin je fizični koncept, ki vam omogoča, da ocenite lastnosti in značilnosti materiala, ki sestavlja naš celoten svet.

Splošna opredelitev

Idealni plin je model, v katerem je interakcija med molekulami ponavadi zanemarjena. Proces medsebojnega delovanja delcev katere koli snovi je precej zapleten. Ko letijo blizu drug drugemu in so na zelo majhni razdalji, se močno povezujejo. Toda na veliki razdalji med molekulami obstajajo relativno majhne privlačne sile. Če je povprečna razdalja, na kateri so med seboj velika, se ta položaj snovi imenuje razredčeni plin. Interakcija takih delcev se kaže kot redki vplivi molekul. To se zgodi samo takrat, ko letijo blizu drug drugemu. V idealnem plinu se interakcija molekul sploh ne upošteva. V idealnem plinu je število molekul zelo veliko. Zato se izračuni izvajajo le s pomočjo statistične metode. Poleg tega je treba opozoriti, da so delci snovi v tem primeru enakomerno porazdeljeni v prostoru. To je najpogostejše stanje idealnih plinov.

Ko je plin lahko idealen

Obstaja več dejavnikov, zaradi katerih se plin imenuje ideal. Prvi znak je obnašanje molekul kot absolutno elastičnih teles, med njimi ni privlačne sile. Hkrati bo plin zelo izpuščen. Razdalja med najmanjšimi sestavinami snovi bo veliko večja od njihove velikosti. V tem primeru bo toplotno ravnovesje doseženo takoj po vsej prostornini. Da bi dosegli položaj idealnega plina v laboratorijskih pogojih, je njegov resnični tip ustrezno razredčen. Nekatere snovi so v plinastem stanju tudi pri sobni temperaturi in. T normalni atmosferski tlak praktično ne razlikujejo od idealnega stanja.

Meje modela

Idealni plin se upošteva glede na naloge. Če je raziskovalec zadolžen za določitev razmerja med temperaturo, volumnom in tlakom, potem je idealno stanje mogoče obravnavati tako, da ima plin visoko točnost tlaka, izmerjeno z več desetimi atmosferami. V primeru proučevanja faznega prehoda, npr. Izhlapevanja in kondenzacije, procesa doseganja ravnotežja v plinu, zadevnega modela ni mogoče uporabiti niti pri zelo majhnem tlaku. Tlak plina na steni cevi nastane pri naključnem stresu molekul na steklu. Ko so takšne kapi pogoste, lahko človeško telo te spremembe ujame kot neprekinjen učinek.

Idealna plinska enačba

Na podlagi glavnih principov molekularno-kinetične teorije smo izpeljali glavno enačbo idealnega plina. Delo idealnega plina ima naslednji izraz: p = 1/3 m ₀ nv ² , kjer je p plinski tlak ideala, m ₀ je molekulska masa, v ² povprečna koncentracija delcev, kvadrat hitrosti molekul. Če označimo povprečni indeks kinetičnega gibanja delcev snovi, kot je Ek = m ₀ n / ₂ , potem ima enačba naslednjo obliko: p = 2/3 nEk. Plinske molekule, ki zadenejo stene posode, delujejo z njimi kot elastična telesa po zakonih mehanike. Impulz takih udarcev se prenaša na stene posode.

Temperatura

Po izračunu samo tlaka plina na stenah posode ni mogoče določiti povprečja kinetična energija njegovih delcev.

In to ni mogoče niti za eno samo molekulo niti za njihovo koncentracijo. Zato je za merjenje parametrov plina treba določiti še eno količino. To je temperatura, ki je povezana tudi s kinetično energijo molekul. Ta kazalnik je skalarna fizična količina. Temperatura opisuje termodinamično ravnovesje. V tem stanju se parametri na mikro ravni ne spreminjajo. Temperatura se meri kot odstopanje od nič. Značilna je nasičenost kaotičnih gibanj najmanjših delcev plina. Meri se s povprečno vrednostjo njihove kinetične energije. Ta indikator se določi s pomočjo termometrov v stopinjah različnih oznak. Obstaja termodinamična absolutna lestvica (Kelvin) in njene empirične sorte. Razlikujejo se od začetnih točk.

Enačba položaja idealnega plina glede na temperaturo

Fizik Boltzmann trdi, da je povprečna kinetična energija delca sorazmerna z absolutnim indeksom temperature. Ek = 3/2 kT, kjer je k = 1,38 -23 10-23, T je temperatura. Delo idealnega plina bo enako: P = NkT / V, kjer je N število molekul, V je volumen posode. Če temu kazalniku dodamo koncentracijo n = N / V, bo zgornja formula izgledala takole: p = nkT. Ti dve enačbi imata različne oblike pisanja, vendar povezujeta tlak, volumen in temperaturo idealnega plina. Ti izračuni se lahko uporabijo za čiste pline in njihove mešanice. V zadnji različici je treba n razumeti kot skupno število molekul snovi, njihovo skupno koncentracijo ali skupno število molov v snovi.

Trije zakon o plinu

Idealni plin in njegovi posebni zakoni so bili odkriti eksperimentalno in le takrat potrjeni teoretično. Prvo zasebno pravo določa, da bo idealen plin s konstantno maso in temperaturo obratno sorazmeren s svojim volumnom. Proces, pri katerem je indikator temperature konstanten, se imenuje izotermičen. Če je tlak v študiji konstanten, je volumen sorazmeren z vrednostjo absolutne temperature. Ta zakon se imenuje Gay-Lussac. Izohorični proces poteka pri konstantnem volumnu. Tlak bo sorazmeren absolutni temperaturi. Njegovo ime je Charlesov zakon. To so trije posebni zakoni vedenja idealnega plina. Lahko so potrdili le z obvladovanjem znanja o molekulah.

Absolutna merilna lestvica

V absolutnem merilnem merilu je sprejeta klicna enota Kelvin. Izbrana je na podlagi priljubljene lestvice Celzija. En Kelvin ustreza eni stopinji Celzija. Toda v absolutnem merilu se ničnost upošteva kot vrednost, pri kateri bo tlak idealnega plina pri konstantni prostornini enak nič.

To je skupni sistem. Ta vrednost temperature se imenuje absolutna nič. Z ustreznimi izračuni lahko dobite odgovor, da bo vrednost tega kazalnika -273 stopinj Celzija. To potrjuje povezavo med absolutno in stopnjo Celzija. Lahko se izrazi z naslednjo enačbo: T = t + 237. Treba je opozoriti, da ni mogoče doseči absolutne ničle. Vsak proces hlajenja temelji na izhlapevanju molekul s površine snovi. Približuje se absolutni ničli, gibanje naprej delci upočasnijo toliko, da se izhlapevanje ustavi skoraj v celoti. Toda zgolj s teoretičnega vidika, če bi resnično dosegli točko absolutne ničle, bi se hitrost gibanja molekul toliko zmanjšala, da bi jo lahko popolnoma imenovali odsotno. Toplotno gibanje molekul bi prenehalo.

Ob proučitvi takšnega koncepta kot idealnega plina lahko razumemo načelo delovanja katere koli snovi. Z razširitvijo znanja na tem področju lahko razumemo lastnosti in obnašanje vsake plinaste snovi.