Теплотехника

Температурным коэффициентом изменения давления, или просто термическим коэффициентом давления, называют следующий параметр:

a_р= Р / Р₀T = 1 / T₀.

25. Уравнение состояния идеального газа

Уравнение состояния идеального газа описывает связь между его температурой и давлением. Поскольку давление идеального газа в замкнутой системе P = 1/3 О mnv², P= nkT, то уравнение идеального газа будет выглядеть следующим образом:

P = NkT,

где N – число молекул, содержащихся в объеме V.

PV = m/ M x NkT,

PV= m/ M x RT,

где M – молярная масса;

Na– число Авогадро;

k– постоянная Больцмана;

R– универсальная газовая постоянная.

Равенство носит название уравнения Менделеева-Клайперона. В случае, когда количество вещества газа – 1 моль, уравнение Менделеева-Клайперона примет вид PV = RT.Газ можно считать идеальным, если его состояние описывается уравнением Менде-леева-Клайперона или одним из его следствий.

F(P, V, t⁰) носит название уравнения состояния. На PV-диаграмме совокупность состояний с t⁰ = const представлена в виде гиперболы. Множество гипербол, отвечающих различным температурам, называются изотермами. Процесс, при котором происходит переход газа из одного состояния в другое при t⁰ = const, называется изотермическим.

В случае P = const (1) имеет место линейная зависимость объема некоторой массы газа от температуры:

V = V₀(1 + at⁰).

Она представляет собой закон Гей-Люссака. Аналогично для V= const:

P = P₀(1 + at⁰).

Из этих уравнений следует, что все изобары и изохо-ры пересекают ось t⁰в одной единственной точке, определяемой из условия 1 + at⁰= 0. Решение этого уравнения:

t⁰

= -1 / a= -273,15 ^oC.

R= 8,31 ч 10³Дж/(град. ч кмоль) – универсальная газовая постоянная.

PV = m / m x RT.

26. Универсальное уравнение состояния идеального газа

Отношение массы mгаза (вещества) к количеству газа (вещества) vэтой системы называют молярной массой газа (вещества):

М = m/ v.

Размерность молярной массы следующая: [M] = 1 кг / 1 моль.

Следствие из закона Авогадро позволяет найти отношение удельных объемов:

v₂ / v₁ = M₁ / M₂

или

v₁M

₁= M₂v₂.

Последнее соотношение отражает важное свойство идеального газа: при одинаковых физических условиях произведение удельного объема газа на его молярную массу является постоянной величиной, не зависящей от природы газа, т. е. vM= idem. Произведение vM представляет собой объем 1 моля идеального газа, а последнее равенство означает равенство молярных объемов всех газов при одинаковых давлениях и температурах.

Уравнение состояния для одного моля газа выглядит следующим образом:

PV_m = MRT,

где MR = R_m= PV_m/ T.

Произведение MR есть универсальная (молярная) газовая постоянная. Физический смысл универсальной газовой постоянной состоит в том, что это есть ра26б бота одного моля идеального газа при изменении температуры на 1^o и постоянном давлении процесса. Она не зависит от природы газа. R= = 8,314/м. Уравнение вида

PV_m= 8,314T

называют универсальным уравнением состояния.

Универсальным уравнением состояния идеального газа можно считать уравнение Менделеева– Клайперона:

PV = uRT.

Если поддерживать объем постоянным, а в качестве температурного признака взять давление газа, то можно получить термометр, обладающий идеально линейной шкалой. Она называется идеальной газовой шкалой температур.

Удобно брать в качестве термометрического вещества водород. Шкала, установленная по водороду, называется эмпирической шкалой температур.

27. Основные свойства газовых смесей

Множество нескольких различных газов, между которыми невозможно осуществить химическое взаимодействие, называют смесью идеальных газов. Давление рассчитывается по формуле:

P_i = N_ikT/ V,

где i= 1, 2, r, называется парциальным,

r– число газов в смеси;

N – число молекул i-го газа;

V– объем смеси;

k– постоянная Больцмана;

Т – температура.

Закон Дальтона отражает зависимость между давлением смеси идеальных газов и их парциальными давлениями. Он гласит: «Давление смеси rидеальных газов и сумма их парциальных давлений равны между собой». Математическая формулировка закона Дальтона выглядит следующим образом:

Р = Р1 + Р2 +… + P_r = NkT/ V,

где N = N₁ + N₂ +. + N_r – число молекул в смеси r газов.

Закон Амага. Он отражает зависимость между объемом смеси идеальныхгазов и их парциальными объемами. Закон Амага гласит: «Объем смеси rидеальных газов и сумма их парциальных объемов равны между собой»: