Распространение колебаний от точки к точке, от частицы к частице в упругой среде называется механической волной.

2.1 Состояние газа произвольной массы можно охарактеризовать тремя макроскопическими параметрами – объемом, давлением и температурой.

Уравнение состояния идеального газа устанавливает связь между этими параметрами и используется для изучения тепловых процессов в газах.

Существует несколько выражений для уравнения состояния идеального газа:

1. Уравнение Менделеева – Клайперона

- характеризует состояние газа при тепловом равновесии

Где: р - давление газа (Па)

V – объем газа (м3)

T – температура газа (К)

m – масса газа (кг)

М – молярная масса газа (кг/моль)

R – универсальная газовая постоянная

Где:k – постоянная Больцмана

Na - постоянная Авогадро

2. Уравнение Клайперона

- описывает переход газа из одного состояния в другое

Где: – параметры газа в момент 1

– параметры газа в момент 2

Дополнительные формулы

1. другой вид уравнения состояния идеального газа

Где: k - постоянная Больцмана

n – концентрация молекул

Т – температура газа

2. используя уравнение состояния идеального газа, можно получить формулу для определения плотности газа

3. для смеси газов справедлив закон Дальтона

Где:

и т.д. – парциальные давления газов

Парциальное давление газа - это давление одного газа из смеси газов, если бы он один занимал весь используемый для смеси сосуд.

Изопроцессы

Изотермический процесс (T = const)

Изотермическим процессом называют квазистатический процесс, протекающий при постоянной температуре T. Из уравнения (*) состояния идеального газа следует, что при постоянной температуре T и неизменном количестве вещества ν в сосуде произведение давления p газа на его объем V должно оставаться постоянным:

На плоскости (p, V) изотермические процессы изображаются при различных значениях температуры T семейством гипербол p ~ 1 / V, которые называются изотермами. Так как коэффициент пропорциональности в этом соотношении увеличивается с ростом температуры, изотермы, соответствующие более высоким значениям температуры, располагаются на графике выше изотерм, соответствующих меньшим значениям температуры (рис. 3.3.1). Уравнение изотермического процесса было получено из эксперимента английским физиком Р. Бойлем (1662 г.) и независимо французским физиком Э. Мариоттом (1676 г.). Поэтому это уравнение называют законом Бойля–Мариотта.

Изохорный процесс (V = const)

Изохорный процесс – это процесс квазистатического нагревания или охлаждения газа при постоянном объеме V и при условии, что количество вещества ν в сосуде остается неизменным.

Как следует из уравнения (*) состояния идеального газа, при этих условиях давление газа p изменяется прямо пропорционально его абсолютной температуре: p ~ T или

На плоскости (p, T) изохорные процессы для заданного количества вещества ν при различных значениях объема V изображаются семейством прямых линий, которые называются изохорами. Большим значениям объема соответствуют изохоры с меньшим наклоном по отношению к оси температур (рис. 3.3.2).

Рисунок 3.3.2.

Семейство изохор на плоскости (p, T). V3 > V2 > V1

Экспериментально зависимость давления газа от температуры исследовал французский физик Ж. Шарль (1787 г.). Поэтому уравнение изохорного процесса называется законом Шарля.

Уравнение изохорного процесса может быть записано в виде:

где p0 – давление газа при T = T0 = 273,15 К (т. е. при температуре 0 °С). Коэффициент α, равный (1/273,15) К–1, называют температурным коэффициентом давления

Изобарный процесс (p = const)

Изобарным процессом называют квазистатический процесс, протекающий при неизменным давлении p.

Уравнение изобарного процесса для некоторого неизменного количества вещества ν имеет вид:

где V0 – объем газа при температуре 0 °С. Коэффициент α равен (1/273,15) К–1. Его называют температурным коэффициентом объемного расширения газов.