Wskazówka 1: Jak obliczyć objętość gazu

Nauka

Wskazówka 1: Jak obliczyć objętość gazu

Gaz, podobnie jak substancje w innychstan zagregowany, ma wiele parametrów, w tym głośność. Objętość gazu opiera się na jego innych cechach, które podane są w stanie problemu. Każdy gaz, niezależnie od jego rodzaju i składu, ma objętość, która jest wymagana w wielu problemach.

Instrukcje

Gaz, niezależnie od jego składu, ma trzygłówne parametry: masa, objętość i gęstość. Większość zadań działają na tzw gazu doskonałego, więc oni tylko liczyć na niezbędną stanie pokazanym na masy, ciśnienia i temperatury. Na przykład, problem ten może być określony N2 gazu azotowego o temperaturze 60 °, pod ciśnieniem 30 kPa i o masie 0,05 g Znajomość tych trzech parametrów i składu gazu, zgodnie z równaniem Mendelejew-Clapeyron może wybrać jego zakresu. W tym celu konieczne jest, aby zmienić poniższego równania: PV = MRT / M.Osuschestviv wzór dalszej transformacji, ilość azotu GET: V = MRT / pM.Pri to masa molowa można znaleźć w tabeli D. Uniwersytet Mendelejewa. Dla azotu wynosi 12 g / mol. Następnie: V = 0,05 * 12 * 8,31 * * 12≈4,61 333/30.

Jeśli objętość jest znana w normalnych warunkach, orazobjętość w różnych warunkach pożądane, stosuje się przepisy prawa Boyle i Gay-Lussac za: pV / T = pnVn / Tn.V następnie przekształcić wzór w następujący sposób: PV = Tn * * pnVn T.Otsyuda tom V: V = pnVn * T / p * T. Indeks n oznacza wartość parametru w normalnych warunkach.

Jeśli weźmiemy pod uwagę objętość gazu z punktu widzeniatermodynamiki, możesz zobaczyć, że gazy mogą działać siłami, dzięki czemu zmienia się objętość. W tym samym czasie ciśnienie gazu jest stałe, co jest charakterystyczne dla procesów izobarycznych. W takich procesach objętość zmienia się z jednej wartości na drugą. Mogą być oznaczone jako V1 i V2. W warunkach wielu problemów opisany jest pewien gaz umieszczony pod tłokiem w naczyniu. Kiedy ten gaz rozszerza się, tłok porusza się w pewnej odległości dl, co powoduje pracę: A = pdV = p (V2 -V1) .Ten wzór odnosi się do zmiany objętości gazu i pracy. Jak wiadomo, jeśli podana jest skończona objętość V2, wówczas możemy znaleźć początkową objętość V1: V1 = pV2-A / p.

Wreszcie, najłatwiej jest znaleźć objętość gazu, na podstawiedwóch innych parametrów fizycznych - masy i gęstości. Jeśli w warunkach podano gaz o określonej gęstości i masie, jego objętość powinna być obliczona ze wzoru: V = m / ρ. Każdy gaz ma pewną gęstość, jak każda stała lub ciekła substancja. Dlatego też, ustalając objętość gazu, należy przede wszystkim uwzględnić ten parametr.

Wskazówka 2: Jak znaleźć pracę z gazem

Praca gaz odbywa się ze zmianą jego objętości. Jest, gdy zmienia się objętość gaz Węzły silników cieplnych wchodzą w ruch, niezależnie od tego, czy jest to silnik spalinowy, czy też pocisk w lufie pistoletu. Przy różnych procesach działa gaz oblicza się na różne sposoby.

Potrzebujesz

- manometr;
termometr.

Instrukcje

Jeśli praca gaz odbywa się w procesie izobarycznym (przy stałym ciśnieniu), a następnie w celu znalezienia prace gaz za pomocą manometru zmierzyć ciśnienie gaz. Następnie zmierz jego objętość przed i po pracy. Znajdź zmianę głośności gaz, odejmowanie wartości początkowej od wartości końcowej. Następnie znajdź produkt ciśnienia gaz zmienić głośność. To będzie praca gaz przy stałym ciśnieniu A = p • ΔV.

Dla ideału gaz obliczyć prace przy stałym ciśnieniu można użyć równania Clapeyrona-Mendelejewa. Znajdź prace gaz, pomnożenie jego masy przez liczbę 8,31 (uniwersalną stałą gazu) i zmianę temperatury podczas wykonywania pracy. Wynik dzieli się przez masę molową gaz A = m • R • ΔT / M. Obliczając, weź pod uwagę, że jeśli praca jest wykonywana przez gaz (rozszerza się), wówczas jest dodatnia. Jeśli praca jest wykonywana nad gazem (jest ściskana przez siły zewnętrzne), praca jest ujemna.

Jeśli praca jest wykonywana w warunkach izotermicznego rozprężania (gdy temperatura jest stała), dowiedz się, jaka jest zmiana objętości gaz i wartość jego temperatury. Aby znaleźć prace gaz, pomnóż jego masę przez liczbę 8,31 (uniwersalną stałą gazu) i temperaturę podczas wykonywania pracy. Wynik dzieli się przez masę molową gaz. Pomnóż uzyskaną liczbę przez logarytm naturalny ze stosunku objętości końcowej i początkowej gaz A = m • R • T • ln (V2 / V1) / M.

W ogólnym przypadku, aby znaleźć prace gaz weź całkę funkcji ciśnienia objętościowo. Granice całek są od początkowej do końcowej objętości ∫pdV. Jeśli jest gaz procesowy harmonogram w układzie współrzędnych (V, P), z reguły nie jest prosta, uzyskać ograniczoną powierzchnię na boki trapezu prostopadłej linii VB punktów osi V1 i V2 dolnej osi V, a na górze wykres funkcji. W bardziej złożonych przypadkach jest przeszukiwany obszar zakrzywiony trapezu.

Wskazówka 3: Jak obliczyć objętość substancji

Objętość jest cechą ilościową,wskazanie, która przestrzeń jest zajęta przez tę lub tę substancję (ciało). W systemie SI objętość jest mierzona w metrach sześciennych. Jak znaleźć objętość substancji?

Instrukcje

Najłatwiej jest, jeśli znasz dokładną masę tej substancji (M) i jej gęstość (ρ). Następnie objętość jest w jednym działaniu, zgodnie ze wzorem: V = M / ρ.

Możesz użyć metody odkrytej wo wielkiej starożytności przez wielkiego uczonego Archimedesa. Z pewnością znasz historię o tym, jak król syryjski Hieron, podejrzewając swego jubilera o oszustwo, nakazał Archimedesowi ustalenie, czy złoto zostało zrobione z czystego złota, czy też tanie domieszki zmieszano ze stopem. Wydawałoby się, że wszystko jest proste: znana jest dokładna masa korony, znana jest gęstość czystego złota. Ale naukowiec stanął przed zadaniem: jak określić objętość korony, jeśli jest ona bardzo skomplikowana pod względem formy? Archimedes znakomicie go rozwiązał, ważąc najpierw koronę w powietrzu, a potem w wodzie.

Różnica w wadze to tak zwana "pływalność"siła ", równa masie wody w objętości korony. Cóż, znając gęstość wody, określenie objętości nie jest trudne. Analogicznie, możliwe jest określenie objętości każdej substancji stałej, oczywiście, jeśli nie rozpuszcza się w wodzie i nie reaguje z nią.

Jeśli masz do czynienia z gazem naw warunkach zbliżonych do normalnych, wówczas określenie jego objętości jest bardzo proste. Trzeba tylko pamiętać, że jeden mol dowolnego gazu w takich warunkach ma objętość równą 22,4 litra. Następnie możesz wykonywać obliczenia w oparciu o podane ci warunki.

Na przykład musisz określić, ile200 gramów czystego azotu? Przede wszystkim przypomnij wzór cząsteczki azotu (N2) i masy atomowej azotu (14). W konsekwencji masa molowa azotu wynosi 28 g / mol. Oznacza to, że 22,4 litra zawierałoby 28 gramów tego gazu. A ile to będzie w 200 gramach? Oblicz: 200x28 / 22.4 = 250 gramów.

Cóż, jak znaleźć objętość gazu, jeśli tak nie jestw normalnych warunkach? Tutaj przyjdziesz do pomocy równania Mendelejewa-Clapeyrona. Chociaż pochodzi od modelu "gazu idealnego", możesz go użyć.

Znając takie parametry, jakich potrzebujesz, takie jakciśnienie gazu, masa i temperatura, obliczyć objętość według wzoru: V = MRT / mP, gdzie R jest uniwersalną stałą gazu równą 8,31, m jest masą molową gazu.

Wskazówka 4: Jak zmienia się temperatura gazu z rozszerzeniem

Zależność temperatury gazu od zmiany objętości wyjaśniono przede wszystkim pierwotnym fizycznym znaczeniem samej koncepcji temperatury, która jest związana z intensywnością ruchu cząstek gazu.

Jak zmienia się temperatura gazu wraz z rozszerzaniem

Fizyka temperatury

Z przebiegu fizyki molekularnej wiadomo, żeTemperatura ciała, mimo że jest to wielkość makroskopowa, wiąże się przede wszystkim z wewnętrzną strukturą ciała. Jak wiadomo, cząsteczki dowolnej substancji są w ciągłym ruchu. Forma tego ruchu zależy od stanu skupienia substancji. Jeśli to ciało stałe, wówczas cząstki oscylują w węzłach sieci krystalicznej, a jeśli jest to gaz, cząstki swobodnie poruszają się w objętości materii, zderzając się ze sobą. Temperatura substancji jest proporcjonalna do intensywności ruchu. Z punktu widzenia fizyki oznacza to, że temperatura jest wprost proporcjonalna do energii kinetycznej cząstek materii, która z kolei jest określana przez wielkość prędkości cząstek i ich masy. Im wyższa temperatura ciała, tym większa średnia energia kinetyczna cząstek. Fakt ten znajduje odzwierciedlenie we wzorze na energię kinetyczną gazu doskonałego, równego iloczynowi stężenia cząstek, stałej Boltzmanna i temperatury.

Wpływ objętości na temperaturę

Wyobraź sobie wewnętrzną strukturę gazu. Gaz można uznać za idealny, co oznacza absolutną elastyczność zderzeń cząsteczek ze sobą. Gaz ma określoną temperaturę, to jest pewną ilość energii kinetycznej cząstek. Każda cząstka uderza nie tylko drugą cząstkę, ale także ścianą naczynia, co ogranicza objętość materii. Jeżeli ilość gazu wzrasta, to znaczy gaz rozszerza liczba zderzeń cząstek ze ściankami zbiornika i ze sobą zmniejsza się ze względu na zwiększenie drogi swobodnej każdej cząsteczce. Zmniejszenie liczby kolizji prowadzi do spadku ciśnienia gazu, ale całkowita średnia energia kinetyczna materii nie zmienia, ponieważ proces zderzenia cząstek nie wpływa na jego wartość. Tak więc, gdy gaz idealny rozszerza się, temperatura się nie zmienia. Proces ten nazywa się izotermą, czyli procesem ze stałą temperaturą. Należy zauważyć, że efekt stałej temperaturze podczas rozprężania gazu, przy założeniu, że jest to idealne, a także że w wyniku zderzenia cząstek ze ściankami naczynia nie tracą cząstki energetyczne. Jeśli gaz nie jest idealny, to w miarę rozszerzania się liczba kolizji prowadzących do utraty energii zmniejsza się, a spadek temperatury staje się mniej poważny. W praktyce sytuacja ta odpowiada termostatowaniu substancji gazowej, w której zmniejszają się straty energii powodujące spadek temperatury.