Газові закони

 Ізотермічний процес (симуляція у вільному доступі)

Газові закони визначають кількісну залежність між двома параметрами даної маси газу при фіксованому значенні третього параметра.

Процес, у ході якого один із макроскопічних параметрів незмінної маси даного газу лишається незмінним, називають ізопроцесом.

• Оскільки стан газу визначеної маси характеризується трьома макроскопічними параметрами (p, V і Т), то таких процесів також три:

• ізотермічний — ізопроцес, який відбувається за незмінної температури;

• ізобарний — ізопроцес, який відбувається за незмінного тиску;

• ізохорний — ізопроцес, який відбувається за незмінного об'єму.

Ізотермічний процес описується законом Бойля — Маріотта: для даної маси газу добуток тиску газу на його об'єм є постійним, якщо температура газу не змінюється:

p₁V₁= p₂V₂, або pV = const.

Даний дослід можна змоделювати наступним чином: циліндр, який з одного кінця запаяний, а з іншого закритий рухомим поршнем. Якщо поршень повільно рухати всередині циліндра, то газ під поршнем зазнаватиме ізотермічного розширення або стиску. Повільний рух поршня забезпечить час для перебігу процесу теплообміну газу і навколишнього середовища, в результаті чого температура газу під поршнем завжди залишатиметься сталою. Слід відмітити, що при ізотермічному процесі газ завжди знаходиться в термодинамічній рівновазі з навколишнім середовищем, температура. 

Симуляція ізотермічного процесу:

 

https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/templateimg.php?s=mf_izotermicky_dej&l=ua

  Більше фізичних симуляції на YouTube каналі: Симуляції

В ході даного досліду було встановлено наступне:

Ø під час повільного стиснення газу поршнем, тиск газу збільшувався пропорційно до зменшення об’єму даного газу;

Ø і навпаки під час повільного розширення газу, тиск газу зменшувався пропорційно до збільшення його об’єму.

Пояснимо закон Бойля-Маріотта, використовуючи положення молекулярно-кінетичної теорії. Оскільки температура газу при ізотермічному процесі не змінюється, то швидкість руху молекул газу теж є сталою під час всього процесу. Отже, тиск газу залежить лише від кількості ударів молекул об стінки посудини. Відомо, тиск газу пропорційний до кількості молекул, що припадають на одиницю об’єму газу (концентрації). Оскільки при розширенні газу (збільшенні його об’єму) кількість молекул залишається сталою, а об’єм газу збільшується, то концентрація молекул газу зменшуватиметься, відповідно зменшуватиметься і кількість ударів молекул, що припадатимуть на одиницю площі поверхні стінок посудини, отже, тиск газу зменшуватиметься.

І навпаки, якщо ми будемо стискати газ, то концентрація його молекул буде зростати, оскільки зі зменшенням об’єму газу відстані між молекулами ставатимуть все меншими. Зі збільшенням кількості молекул, що припадають на одиницю об’єму газу, збільшуватиметься і кількість ударів цих молекул об стінки посудини. Отже, тиск газу зростатиме.

Чому ж закон Бойля-Маріотта не справджується для газів під великим тиском? Справа в тому, що даний закон був відкритий для ідеального газу. Нагадаємо, що для ідеального газу ми нехтуємо розмірами молекул і їх електричною взаємодією, оскільки відстані між молекулами газу набагато більші за їх розміри. Коли газ знаходиться під великим тиском, то відстані між молекулами стають малими і співрозмірними з розмірами самих молекул, тому в цьому випадку нехтувати розмірами самих молекул і силами міжмолекулярної взаємодії вже не можна. Томі для газів під великим тиском закон Бойля-Маріотта не справджується.

Джерело.

#фізика

Приєднуйтесь на сервер "Фізика" на Discord: https://discord.com/invite/ZUxcC22  

Telegram: https://t.me/pakhomovaeducation 

 https://t.me/physicsks

Бережіть себе і родину!

Дякую за увагу!
Бажаю Вам нових ідей!
Навчаємося, бо ми цього варті!
Підписуйтесь на блог!
Підписуйтесь на канал YouTube.

Підписуйтесь на сторінку у fb. https://www.facebook.com/educationXXII/
Запрошуємо навчатися на фізичному факультеті!