Изопроцессы.
Процессы, протекающие в системе с неизменной массой газа при постоянном значении одного из макроскопических параметров, называются изопроцессами.
- Изотермический процесс – процесс, происходящий с неизменной массой данного газа при постоянной температуре.
pV = m/M ∙ RT – уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева – Клапейрона)
Если m = const и T =const, то: pV = const или p = const/V или p ~ 1/V
При изотермическом процессе произведение давления на объём есть величина постоянная. – закон Бойля – Мариотта.
Или: при изотермическом процессе давление газа обратно пропорционально объёму.
Закон Бойля – Мариотта для двух состояний газа: p1V1 = p2V2
Эту запись легко получить из уравнения Клапейрона (p1V1/Т1 = p2V2/Т2), учитывая, что Т1 =Т2
Изотерма – линия на графике, соединяющая точки с одинаковой температурой. Изотема – это гипербола.
Построим изотерму в различных координатах.
P p V
0 V 0 T 0 T
Пунктирная линия на графике показывает, что при низких температурах, близких к абсолютному нулю, данный процесс происходить не может. (Газ превратится в жидкость).
Чем выше изотерма на графике, тем при большей температуре проведен данный изотермический процесс.
С точки зрения МКТ с увеличением объёма газа уменьшается его концентрация, а следовательно уменьшается давление.
- Изобарный процесс - процесс, происходящий с неизменной массой данного газа при постоянном давлении.
pV = m/M ∙ RT – уравнение состояния идеального газа
Если m = const и р =const, то: V ~ T, т. е. V = const ∙ T
При изобарном процессе объём газа прямо пропорционален абсолютной температуре.- закон Гей- Люссака.
Для двух разных состояниях газа: V1/T1 = V2/T2
Эту запись легко получить из уравнения Клапейрона (p1V1/Т1 = p2V2/Т2), учитывая, что
p1 =p2
Изобара – линия на графике, соединяющая точки с одинаковым давлением.
Построим изобару в различных координатах.
P Р V
0 V 0 T 0 T
Чем выше изобара на графике, тем при меньшей температуре проведен данный изобарный процесс. P1 > P2
С точки зрения МКТ с увеличением температуры газа увеличивается среднее расстояние между молекулами и следовательно растет объём
- Изохорный процесс - процесс, происходящий с неизменной массой данного газа при постоянном объёме.
pV = m/M ∙ RT – уравнение состояния идеального газа
Если m = const и V =const, то: p ~ T, т. е. p = const ∙ T
При изохорном процессе давлени газа прямо пропорционален абсолютной температуре.- закон Шарля.
Для двух разных состояниях газа: р1/T1 = р2/T2
Эту запись легко получить из уравнения Клапейрона (p1V1/Т1 = p2V2/Т2), учитывая, что
V1 = V2
Изохора – линия на графике, соединяющая точки с одинаковым объёмом.
Построим изохору в различных координатах.
P V p
0 V 0 T 0 T
Чем выше изобара на графике, тем при меньшей температуре проведен данный изобарный процесс. V1 > V2
С точки зрения МКТ с увеличением температуры газа увеличивается скорость движения молекул газа, они сильнее ударяют о стенки сосуда и давление газа возрастает.
Изохорный процесс можно осуществить нагреванием или охлаждением газа в закрытом соcуде.
План решения задач на газовые законы.
- Выделить несколько состояний газа.
- Записать параметры газа для каждого состояния.
- Записать данные.
- Определить какие из параметров газа являются постоянными.
- Определить какой процесс произошел с газом и каким законом надо воспользоваться.
Если у газа только одно состояние, или с газом произошёл произвольный процесс, или задана масса газа, или массу надо найти, или масса газа менялась, то используют уравнение Менделеева- Клапейрона.
Если m = const и задано несколько состояний, то используют уравнение Клапейрона.
Если m = const и Т = const, то процесс изотермический и используют закон Бойля – Мариотта.
Если m = const и р = const, то процесс изобарный и используют закон Гей- Люссака.
Если m = const и V = const, то процесс изохорный и используют закон Шарля.
- Расписать параметры по формулам.
- Решить полученное уравнение или систему уравнений.
- Подставить числовые данные.
- Записать ответ.
