KNOWLEDGE HYPERMARKET


Уравнение состояния идеального газа
Строка 5: Строка 5:
<metakeywords>Физика, 10 класс, Уравнение состояния, идеального газа</metakeywords>  
<metakeywords>Физика, 10 класс, Уравнение состояния, идеального газа</metakeywords>  
-
&nbsp;&nbsp; Состояние газа данной массы характеризуется тремя макроскопическими параметрами: давлением ''p'', объемом ''V'' и температурой ''T''. Сейчас мы найдем между ними связь, а затем посмотрим, для чего эта связь нужна.<br>&nbsp;&nbsp; '''Уравнение состояния.''' Мы детально рассмотрели поведение идеального газа с точки зрения молекулярно-кинетической теории. Была определена зависимость давления газа от концентрации его молекул и температуры (см. формулу 9.10). На основе этой зависимости можно получить уравнение, связывающее все три макроскопических параметра ''p'', ''V'' и ''T'', характеризующие состояние достаточно разреженного газа данной массы. Это уравнение называют ''уравнением состояния идеального газа.''<br>&nbsp;&nbsp; Подставим в уравнение ''p=nkT ''выражение для концентрации молекул газа. Учитывая формулу (8.8), концентрацию газа можно записать так:<br>[[Image:A68-1.jpg|center|236x37px]]где ''N<sub>A</sub>'' - постоянная Авогадро; ''m'' - масса газа; ''M'' - его молярная масса.<br>&nbsp;&nbsp; После подстановки формулы (10.1) в выражение (9.10) будем иметь<br>[[Image:A68-2.jpg|center|213x32px]]&nbsp;&nbsp; Произведение постоянной Больцмана ''k'' и постоянной Авогадро ''N<sub>A</sub>'' называют '''универсальной (молярной) газовой постоянной''' и обозначают буквой ''R'':<br>[[Image:A68-3.jpg|center|508x41px]]&nbsp;&nbsp; Подставляя в уравнение (10.2) вместо ''kN<sub>A</sub>'' универсальную газовую постоянную ''R'', получим уравнение состояния для идеального газа произвольной массы:<br>[[Image:A68-4.jpg|center|215x47px]]&nbsp;&nbsp; Единственная величина в этом уравнении, зависящая от рода газа, - это его молярная масса.<br>&nbsp;&nbsp; Из ''уравнения состояния'' вытекает связь между давлением, объемом и температурой идеального газа, который может находиться в двух любых состояниях.<br>&nbsp;&nbsp; Если индексом 1 обозначить параметры, относящиеся к первому состоянию, а индексом 2 - параметры, относящиеся ко второму состоянию, то согласно уравнению (10.4) для газа данной массы<br>[[Image:A68-5.jpg|center|256x43px]]&nbsp;&nbsp; Правые части этих уравнений одинаковы, следовательно, должны быть равны и их левые части:<br>[[Image:A68-6.jpg|center|289x41px]]&nbsp;&nbsp; ''Уравнение состояния'' в форме (10.5) называется ''уравнением Клапейрона'' и представляет собой одну из форм записи уравнения состояния.<br>&nbsp;&nbsp; ''Уравнение состояния'' в форме (10.4) было впервые получено великим русским ученым Д. И. Менделеевым. Его называют уравнением Менделеева - Клапейрона.<br>&nbsp;&nbsp; '''Для чего нужно уравнение состояния?''' Не только идеальный газ, но и любая реальная система - газ, жидкость, твердое тело - характеризуется своим уравнением состояния. Но только эти уравнения намного сложнее, чем уравнение Менделеева - Клапейрона для идеального (достаточно разреженного) газа.<br>&nbsp;&nbsp; Знать уравнение состояния необходимо при исследовании тепловых явлений. Оно позволяет полностью или частично ответить сразу на три группы различных вопросов.<br>&nbsp;&nbsp; 1. Уравнение состояния позволяет определить одну из величин, характеризующих состояние, например температуру, если известны две другие величины. Это и используют в термометрах.<br>&nbsp;&nbsp; 2. Зная уравнение состояния, можно сказать, как протекают в системе различные процессы при определенных внешних условиях: например, как будет меняться давление газа, если увеличивать его объем при неизменной температуре, и т. д. Этому посвящен следующий параграф.<br>&nbsp;&nbsp; 3. Наконец, зная уравнение состояния, можно определить, как меняется состояние системы, если она совершает работу или получает теплоту от окружающих тел. Об этом пойдет речь в конце раздела «Молекулярная физика. Тепловые явления».<br>&nbsp;&nbsp; Уравнение состояния не надо выводить каждый раз, его надо запомнить. Неплохо было бы помнить и значение универсальной газовой постоянной: ''R''=8,31Дж/(моль•К).<br><br><br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;???<br>&nbsp;&nbsp; 1. Что называют уравнением состояния?<br>&nbsp;&nbsp; 2. Какая форма уравнения состояния содержит больше информации: уравнение Клапейрона или уравнение Менделеева - Клапейрона?<br>&nbsp;&nbsp; 3. Почему газовая постоянная ''R'' называется универсальной?<br>  
+
&nbsp;&nbsp; Состояние газа данной массы характеризуется тремя макроскопическими параметрами: давлением ''p'', объемом ''V'' и [[Определение_температуры|температурой]] ''T''. Сейчас мы найдем между ними связь, а затем посмотрим, для чего эта связь нужна.<br>&nbsp;&nbsp; '''Уравнение состояния.''' Мы детально рассмотрели поведение идеального газа с точки зрения молекулярно-кинетической теории. Была определена зависимость давления газа от концентрации его молекул и температуры (см. формулу 9.10). На основе этой зависимости можно получить уравнение, связывающее все три макроскопических параметра ''p'', ''V'' и ''T'', характеризующие состояние достаточно разреженного газа данной массы. Это уравнение называют ''уравнением состояния идеального газа.''<br>&nbsp;&nbsp; Подставим в уравнение ''p=nkT ''выражение для концентрации молекул газа. Учитывая формулу (8.8), концентрацию газа можно записать так:<br>[[Image:A68-1.jpg|center|236x37px|A68-1.jpg]]где ''N<sub>A</sub>'' - постоянная [[Тема_2._Кількість_речовини._Моль_—_одиниця_кількості_речовини._Число_Авогадро|Авогадро]]; ''m'' - масса газа; ''M'' - его молярная масса.<br>&nbsp;&nbsp; После подстановки формулы (10.1) в выражение (9.10) будем иметь<br>[[Image:A68-2.jpg|center|213x32px|A68-2.jpg]]&nbsp;&nbsp; Произведение постоянной Больцмана ''k'' и постоянной Авогадро ''N<sub>A</sub>'' называют '''универсальной (молярной) газовой постоянной''' и обозначают буквой ''R'':<br>[[Image:A68-3.jpg|center|508x41px|A68-3.jpg]]&nbsp;&nbsp; Подставляя в уравнение (10.2) вместо ''kN<sub>A</sub>'' универсальную газовую постоянную ''R'', получим уравнение состояния для идеального газа произвольной массы:<br>[[Image:A68-4.jpg|center|215x47px|A68-4.jpg]]&nbsp;&nbsp; Единственная величина в этом уравнении, зависящая от рода газа, - это его молярная масса.<br>&nbsp;&nbsp; Из ''уравнения состояния'' вытекает связь между давлением, объемом и температурой идеального газа, который может находиться в двух любых состояниях.<br>&nbsp;&nbsp; Если индексом 1 обозначить параметры, относящиеся к первому состоянию, а индексом 2 - параметры, относящиеся ко второму состоянию, то согласно уравнению (10.4) для газа данной массы<br>[[Image:A68-5.jpg|center|256x43px|A68-5.jpg]]&nbsp;&nbsp; Правые части этих уравнений одинаковы, следовательно, должны быть равны и их левые части:<br>[[Image:A68-6.jpg|center|289x41px|A68-6.jpg]]&nbsp;&nbsp; ''Уравнение состояния'' в форме (10.5) называется ''уравнением Клапейрона'' и представляет собой одну из форм записи уравнения состояния.<br>&nbsp;&nbsp; ''Уравнение состояния'' в форме (10.4) было впервые получено великим русским ученым Д. И. Менделеевым. Его называют уравнением [[Периодическая_система_химических_элементов_Д._И._Менделеева._Полные_уроки|Менделеева]] - Клапейрона.<br>&nbsp;&nbsp; '''Для чего нужно уравнение состояния?''' Не только идеальный газ, но и любая реальная система - газ, жидкость, твердое тело - характеризуется своим уравнением состояния. Но только эти уравнения намного сложнее, чем уравнение Менделеева - Клапейрона для идеального (достаточно разреженного) газа.<br>&nbsp;&nbsp; Знать уравнение состояния необходимо при исследовании [[Почему_тепловые_явления_изучаются_в_молекулярной_физике|тепловых явлений]]. Оно позволяет полностью или частично ответить сразу на три группы различных вопросов.<br>&nbsp;&nbsp; 1. Уравнение состояния позволяет определить одну из величин, характеризующих состояние, например температуру, если известны две другие величины. Это и используют в термометрах.<br>&nbsp;&nbsp; 2. Зная уравнение состояния, можно сказать, как протекают в системе различные процессы при определенных внешних условиях: например, как будет меняться давление газа, если увеличивать его объем при неизменной температуре, и т. д. Этому посвящен следующий параграф.<br>&nbsp;&nbsp; 3. Наконец, зная уравнение состояния, можно определить, как меняется состояние системы, если она совершает работу или получает теплоту от окружающих тел. Об этом пойдет речь в конце раздела «Молекулярная физика. Тепловые явления».<br>&nbsp;&nbsp; Уравнение состояния не надо выводить каждый раз, его надо запомнить. Неплохо было бы помнить и значение универсальной газовой постоянной: ''R''=8,31Дж/(моль•К).<br><br><br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;???<br>&nbsp;&nbsp; 1. Что называют уравнением состояния?<br>&nbsp;&nbsp; 2. Какая форма уравнения состояния содержит больше информации: уравнение Клапейрона или уравнение Менделеева - Клапейрона?<br>&nbsp;&nbsp; 3. Почему газовая постоянная ''R'' называется универсальной?<br>  
-
<br> ''Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский, Физика 10 класс''  
+
<br> ''Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский, [[Физика,_химия,_космология|Физика]] 10 класс''  
<br> <sub>Материалы [[Физика и астрономия|по физике]], планирование по физике, задания и ответы по классам, планы конспектов уроков [[Физика 10 класс|по физике для 10 класса]]</sub>  
<br> <sub>Материалы [[Физика и астрономия|по физике]], планирование по физике, задания и ответы по классам, планы конспектов уроков [[Физика 10 класс|по физике для 10 класса]]</sub>  
  '''<u>Содержание урока</u>'''
  '''<u>Содержание урока</u>'''
-
  '''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] конспект урока                      '''
+
  '''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] конспект урока                      '''
-
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] опорный каркас   
+
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] опорный каркас   
-
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] презентация урока
+
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] презентация урока
-
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] акселеративные методы  
+
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] акселеративные методы  
-
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] интерактивные технологии  
+
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] интерактивные технологии  
   
   
  '''<u>Практика</u>'''
  '''<u>Практика</u>'''
-
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] задачи и упражнения  
+
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] задачи и упражнения  
-
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] самопроверка
+
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] самопроверка
-
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] практикумы, тренинги, кейсы, квесты
+
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] практикумы, тренинги, кейсы, квесты
-
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] домашние задания
+
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] домашние задания
-
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] дискуссионные вопросы
+
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] дискуссионные вопросы
-
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] риторические вопросы от учеников
+
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] риторические вопросы от учеников
-
 
+
  '''<u>Иллюстрации</u>'''
  '''<u>Иллюстрации</u>'''
-
  '''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] аудио-, видеоклипы и мультимедиа '''
+
  '''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] аудио-, видеоклипы и мультимедиа '''
-
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] фотографии, картинки  
+
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] фотографии, картинки  
-
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] графики, таблицы, схемы
+
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] графики, таблицы, схемы
-
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] юмор, анекдоты, приколы, комиксы
+
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] юмор, анекдоты, приколы, комиксы
-
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] притчи, поговорки, кроссворды, цитаты
+
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] притчи, поговорки, кроссворды, цитаты
   
   
  '''<u>Дополнения</u>'''
  '''<u>Дополнения</u>'''
-
  '''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] рефераты'''
+
  '''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] рефераты'''
-
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] статьи  
+
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] статьи  
-
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] фишки для любознательных  
+
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] фишки для любознательных  
-
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] шпаргалки  
+
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] шпаргалки  
-
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] учебники основные и дополнительные
+
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] учебники основные и дополнительные
-
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] словарь терминов                           
+
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] словарь терминов                           
-
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] прочие  
+
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] прочие  
   
   
  <u>Совершенствование учебников и уроков
  <u>Совершенствование учебников и уроков
-
  </u>'''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] исправление ошибок в учебнике'''
+
  </u>'''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] исправление ошибок в учебнике'''
-
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] обновление фрагмента в учебнике  
+
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] обновление фрагмента в учебнике  
-
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] элементы новаторства на уроке  
+
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] элементы новаторства на уроке  
-
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] замена устаревших знаний новыми  
+
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] замена устаревших знаний новыми  
-
 
+
  '''<u>Только для учителей</u>'''
  '''<u>Только для учителей</u>'''
-
  '''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] идеальные уроки '''
+
  '''[[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] идеальные уроки '''
-
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] календарный план на год   
+
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] календарный план на год   
-
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] методические рекомендации   
+
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] методические рекомендации   
-
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] программы
+
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] программы
-
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px]] обсуждения
+
  [[Image:1236084776 kr.jpg|10x10px|1236084776 kr.jpg]] обсуждения
   
   
   
   

Версия 11:12, 5 июля 2012

Гипермаркет знаний>>Физика и астрономия>>Физика 10 класс>>Физика: Уравнение состояния идеального газа


   Состояние газа данной массы характеризуется тремя макроскопическими параметрами: давлением p, объемом V и температурой T. Сейчас мы найдем между ними связь, а затем посмотрим, для чего эта связь нужна.
   Уравнение состояния. Мы детально рассмотрели поведение идеального газа с точки зрения молекулярно-кинетической теории. Была определена зависимость давления газа от концентрации его молекул и температуры (см. формулу 9.10). На основе этой зависимости можно получить уравнение, связывающее все три макроскопических параметра p, V и T, характеризующие состояние достаточно разреженного газа данной массы. Это уравнение называют уравнением состояния идеального газа.
   Подставим в уравнение p=nkT выражение для концентрации молекул газа. Учитывая формулу (8.8), концентрацию газа можно записать так:
A68-1.jpg
где NA - постоянная Авогадро; m - масса газа; M - его молярная масса.
   После подстановки формулы (10.1) в выражение (9.10) будем иметь
A68-2.jpg
   Произведение постоянной Больцмана k и постоянной Авогадро NA называют универсальной (молярной) газовой постоянной и обозначают буквой R:
A68-3.jpg
   Подставляя в уравнение (10.2) вместо kNA универсальную газовую постоянную R, получим уравнение состояния для идеального газа произвольной массы:
A68-4.jpg
   Единственная величина в этом уравнении, зависящая от рода газа, - это его молярная масса.
   Из уравнения состояния вытекает связь между давлением, объемом и температурой идеального газа, который может находиться в двух любых состояниях.
   Если индексом 1 обозначить параметры, относящиеся к первому состоянию, а индексом 2 - параметры, относящиеся ко второму состоянию, то согласно уравнению (10.4) для газа данной массы
A68-5.jpg
   Правые части этих уравнений одинаковы, следовательно, должны быть равны и их левые части:
A68-6.jpg
   Уравнение состояния в форме (10.5) называется уравнением Клапейрона и представляет собой одну из форм записи уравнения состояния.
   Уравнение состояния в форме (10.4) было впервые получено великим русским ученым Д. И. Менделеевым. Его называют уравнением Менделеева - Клапейрона.
   Для чего нужно уравнение состояния? Не только идеальный газ, но и любая реальная система - газ, жидкость, твердое тело - характеризуется своим уравнением состояния. Но только эти уравнения намного сложнее, чем уравнение Менделеева - Клапейрона для идеального (достаточно разреженного) газа.
   Знать уравнение состояния необходимо при исследовании тепловых явлений. Оно позволяет полностью или частично ответить сразу на три группы различных вопросов.
   1. Уравнение состояния позволяет определить одну из величин, характеризующих состояние, например температуру, если известны две другие величины. Это и используют в термометрах.
   2. Зная уравнение состояния, можно сказать, как протекают в системе различные процессы при определенных внешних условиях: например, как будет меняться давление газа, если увеличивать его объем при неизменной температуре, и т. д. Этому посвящен следующий параграф.
   3. Наконец, зная уравнение состояния, можно определить, как меняется состояние системы, если она совершает работу или получает теплоту от окружающих тел. Об этом пойдет речь в конце раздела «Молекулярная физика. Тепловые явления».
   Уравнение состояния не надо выводить каждый раз, его надо запомнить. Неплохо было бы помнить и значение универсальной газовой постоянной: R=8,31Дж/(моль•К).


   ???
   1. Что называют уравнением состояния?
   2. Какая форма уравнения состояния содержит больше информации: уравнение Клапейрона или уравнение Менделеева - Клапейрона?
   3. Почему газовая постоянная R называется универсальной?


Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский, Физика 10 класс


Материалы по физике, планирование по физике, задания и ответы по классам, планы конспектов уроков по физике для 10 класса

Содержание урока
1236084776 kr.jpg конспект урока                       
1236084776 kr.jpg опорный каркас  
1236084776 kr.jpg презентация урока
1236084776 kr.jpg акселеративные методы 
1236084776 kr.jpg интерактивные технологии 

Практика
1236084776 kr.jpg задачи и упражнения 
1236084776 kr.jpg самопроверка
1236084776 kr.jpg практикумы, тренинги, кейсы, квесты
1236084776 kr.jpg домашние задания
1236084776 kr.jpg дискуссионные вопросы
1236084776 kr.jpg риторические вопросы от учеников

Иллюстрации
1236084776 kr.jpg аудио-, видеоклипы и мультимедиа 
1236084776 kr.jpg фотографии, картинки 
1236084776 kr.jpg графики, таблицы, схемы
1236084776 kr.jpg юмор, анекдоты, приколы, комиксы
1236084776 kr.jpg притчи, поговорки, кроссворды, цитаты

Дополнения
1236084776 kr.jpg рефераты
1236084776 kr.jpg статьи 
1236084776 kr.jpg фишки для любознательных 
1236084776 kr.jpg шпаргалки 
1236084776 kr.jpg учебники основные и дополнительные
1236084776 kr.jpg словарь терминов                          
1236084776 kr.jpg прочие 

Совершенствование учебников и уроков
1236084776 kr.jpg исправление ошибок в учебнике
1236084776 kr.jpg обновление фрагмента в учебнике 
1236084776 kr.jpg элементы новаторства на уроке 
1236084776 kr.jpg замена устаревших знаний новыми 

Только для учителей
1236084776 kr.jpg идеальные уроки 
1236084776 kr.jpg календарный план на год  
1236084776 kr.jpg методические рекомендации  
1236084776 kr.jpg программы
1236084776 kr.jpg обсуждения


Интегрированные уроки

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.