ძირითადი მასალა
ფიზიკა
კურსი: ფიზიკა > თემა 10
გაკვეთილი 1: ტემპერატურა, კინეტიკური თეორია და იდეალური აირის კანონი- თერმოდინამიკა ნაწილი 1: გაზების მოლეკულური თეორია
- თერმოდინამიკა ნაწილი 2: იდეალური გაზის კანონი
- თერმოდინამიკა ნაწილი 3: კელვინის სკალა და იდეალური გაზის კანონის მაგალითი
- თერმოდინამიკა ნაწილი 4: მოლები და იდეალური აირის კანონი
- თერმოდინამიკა ნაწილი 5: ამოცანა იდეალური აირის მოლურ კანონზე
- რა არის იდეალური აირის კანონი?
- მაქსველ-ბოლცმანის განაწილება
- რა არის მაქსველ-ბოლცმანის განაწილება?
© 2023 Khan Academyგამოყენების პირობებიკონფიდენციალურობის პოლიტიკაშენიშვნა ქუქი-ჩანაწერებზე
რა არის იდეალური აირის კანონი?
ისწავლეთ, რა კავშირში არიან წნევა, მოცულობა, ტემპერატურა და გაზის რაოდენობა.
რა არის იდეალური აირი?
აირები რთული ფიზიკური სისტემებია. მათში მილიონობით ენერეგეტიკული აირის მოლეკულაა, რომლებიც ეჯახებიან და ურთიერთქმედებენ ერთმანეთზე. იმის გამო, რომ რეალური აირების აღწერა ძალიან რთულია, მეცნიერებმა შექმნეს იდეალური აირის კონცეფცია, რომელიც გვეხმარება, აღვწეროთ და ვიწინასწარმეტყველოთ რეალური აირების თვისებები. ტერმინში „იდეალური აირი“ ვგულისხმობთ ჰიპოთეტურ აირს, რომელიც აკმაყოფილებს რამდენიმე პირობას:
- იდეალური აირის მოლეკულები ერთმანეთს არც მიიზიდავენ და არც განიზიდავენ. ერთადერთი ურთიერთქმედება, რომელსაც ისინი განიცდიან, არის ერთმანეთთან ან კონტეინერის კედლებთან დრეკადი შეჯახება.
- იდეალური აირის მოლეკულებს არ უკავიათ არანაირი მოცულობა. აირს უკავია გარკვეული მოცულობა, რადგან მოლეკულები გავრცელებულია სივრცის დიდ ნაწილში, თუმცა თავად მოლეკულებს განვიხილავთ, როგორც წერტილოვან სხეულებს, რომელთაც არ აქვთ მოცულობა.
დიახ, ეს ყველაფერი ძალიან იდეალიზირებულად ჟღერს. არ არსებობს აირი, რომელიც აბსოლუტურად იდეალური იქნება, თუმცა არსებობს მთელი რიგი აირებისა, რომლებიც ზოგიერთ სიტუაციაში საკმაოდ მიახლოებულად აკმაყოფილებენ იდეალურობის პირობებს. ფაქტია, რომ დაახლოებით ოთახის ტემპერატურასა და ატმოსფერულ წნევაზე ძალიან ბევრი აირია თითქმის იდეალური.
თუ წნევა ძალიან დიდია (ასჯერ მეტი ატმოსფერულ წნევაზე), ან ტემპერატურა ძალიან დაბალია ( ), ამან შეიძლება გამოიწვიოს აირის იდეალურობიდან მნიშვნელოვანი გადახრა. მეტი ინფორმაციისთვის არაიდეალური აირების შესახებ წაიკითხეთ ეს სტატია.
როგორია იდეალური აირის კანონის მოლური სახე?
იდეალური აირის წნევა , მოცულობა და ტემპერატურა ერთმანეთთან დაკავშირებულია მარტივი განტოლებით, რომელსაც იდეალური აირის კანონი ეწოდება. სხვა თუ არაფერი, სწორედ ამ განტოლების სიმარტივის გამო ღირს აირების, როგორც იდეალურის განხილვა.
სადაც არის აირის წნევა, არის მოცულობა, არის ტემპერატურა, არის აირის უნივერსალური მუდმივა, ხოლო აირში მოლების რიცხვია.
რა თქმა უნდა, ყველაზე დამაბნეველი ამ განტოლების გამოყენებისას არის ერთეული რიცხვების ჩასმის დროს. თუ თქვენ იყენებთ გაზურ მუდმივას , მაშინ წნევა უნდა იყოს , მოცულობა უნდა იყოს ერთეულებში , ხოლო ტემპერატურა .
თუ იყენებთ გაზურ მუდმივას მაშინ უნდა ჩასვათ წნევა ერთეულებში, მოცულობა და ტემპერატურა .
შეთანხმებულობისთვის ეს ინფორმაცია შეჯამებულია ქვემოთ დიაგრამაზე.
წნევა | წნევა | |
მოცულობა | მოცულობა | |
ტემპერატურა | ტემპერატურა |
როგორია იდეალური აირის კანონის მოლეკულური ფორმა?
თუ ჩვენ გამოყენება გვინდა , იდეალური აირის კანონი შემდეგნაირად უნდა ჩავწეროთ
სადაც არის წნევა, არის მოცულობა, არის ტემპერატურა, არის მოლეკულათა რიცხვი, ხოლო ბოლცმანის მუდმივაა.
როდესაც იდეალური აირის კანონის ამ ფორმას ვიყენებთ, წნევა უნდა იყოს , მოცულობა უნდა იყოს -ში, ხოლო ტემპერატურა . შეთანხმებულობისთვის ეს ინფორმაცია შეჯამებულია ქვემოთ დიაგრამაზე.
წნევა | |
მოცულობა | |
ტემპერატურა |
როგორია იდეალური აირის კანონის პროპორციული ფორმა?
იდეალური აირის კანონის ჩაწერის კიდევ ერთი ძალიან სასარგებლო ფორმა არსებობს. თუ მოლების რიცხვი (ან მოლეკულების რიცხვი ) უცვლელია, სიდიდეები და რჩება მუდმივი. ეს ძალიან ხშირად ხდება, რადგან ხშირად განსახილველ სიტუაციებში აირი მოთავსებულია დალუქულ კონტეინერში. ამიტომ, თუ ჩვენ წნევას, ტემპერატურასა და მოცულობას გადავიტანთ განტოლების ერთ მხარეს, მივიღებთ,
თუ მოლების (მოლეკულების) რიცხვი რჩება უცვლელი, სიდიდე ასევე იქნება უცვლელი, იმის მიუხედავად, თუ რა პროცესს გადის აირი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თუ თავდაპირველად აირი არის მდგომარეობაში (წნევის გარკვეული მნიშვნელობით , მოცულობით და ტემპერატურით ) და გადადის მდგომარეობაში (წნევით , მოცულობით და ტემპერატურით ), მაშინ პროცესის დეტალების მიუხედავად, ვიცით, რომ შემდეგი ტოლობა არის სამართლიანი.
ეს ფორმულა ძალიან სასარგებლოა მაშინ, როდესაც აღვწერთ აირს, რომლის მდგომარეობაც იცვლება. გამომდინარე იქიდან, რომ ეს ფორმულა არ შეიცავს არანაირ მუდმივებს, შეგვიძლია, გამოვიყენოთ ჩვენთვის სასურველი ნებისმიერი ერთეული, თუმცა ეს ერთეულები ტოლობის ორ მხარეს ერთმანეთს უნდა შეესაბამებოდეს (მაგალითად, თუ -ს ვზომავთ -ში, -ც უნდა გავზომოთ -ში). [მიუხედავად ამისა, ტემპერატურა აუცილებლად კელვინებში უნდა იყოს]
როგორია იდეალური აირის კანონის გამოყენებით ამოხსნილი ამოცანები?
მაგალითი 1: რამდენი მოლია კალათბურთის ბურთში?
კალათბურთის ბურთში არსებული ჰაერის წნევა არის და ბურთის რადიუსია . დავუშვათ, რომ ჰაერის ტემპერატურა არის (ანუ დაახლოებით ოთახის ტემპერატურა).
ა. განსაზღვრეთ კალათბურთის ბურთში არსებული ჰაერის მოლების რაოდენობა.
ბ. განსაზღვრეთ კალათბურთის ბურთში არსებული ჰაერის მოლეკულების რაოდენობა.
ამ ამოცანას ამოვხსნით იდეალური აირის კანონის გამოყენებით. მოლების რაოდენობის გასაგებად გამოვიყენოთ მისი მოლური ფორმა.
მას შემდეგ, რაც ავირჩიეთ ეს გაზური მუდმივა, საჭიროა, დავრწმუნდეთ, რომ ვიყენებთ სწორ ერთეულებს: წნევისთვის ( ), მოცულობისთვის ( ) და ტემპერატურისთვის ( ).
წნევის გადაყვანა შემდეგნაირად შეგვიძლია,
.
და კალათბურთის ბურთის მოცულობის საპოვნელად შეგვიძლია, გამოვიყენოთ სფეროს მოცულობის ფორმულა .
ტემპერატურა შეგვიძლია, გადავიყვანოთ შემდეგი წესის დახმარებით,
. .
ახლა შეგვიძლია ეს ცვლადები შევიტანოთ იდეალური აირის კანონის ამოხსნილ ვერსიაში, მივიღებთ
კალათბურთის ბურთში არსებული ჰაერის რაოდენობის რაოდენობა -ში გადასყვანად მოვიქცეთ შემდეგნაირად,
ამ ამოცანის ამოხსნა ასევე შეგვეძლო იდეალური აირის კანონის მოლეკულური ფორმის დახმარებით. ამ შემთხვევაში გამოვიყენებდით ბოლცმანის მუდმივას, თავდაპირველად გამოვთვლიდით მოლეკულების რაოდენობას და შემდეგ გადავიყვანდით მას მოლების რაოდენობაში.
მაგალითი 2: აირი იღებს ყინულის აბაზანას
აირს, რომელიც მოთავსებულია მყარ დალუქულ ჭურჭელში, თავდაპირველად აქვს ოთახის ტემპერატურა და ატმოსფერული წნევა. შემდეგ ჭურჭელი მოთავსებულია ყინულის აბაზანაში და ცივდება ტემპერატურამდე.
განსაზღვრეთ აირის წნევა, როდესაც ის აღწევს ტემპერატურას.
რადგანაც ვიცით აირის ტემპერატურა და წნევა ერთ წერტილში და გვინდა, გავიგოთ წნევა მეორე წერტილში, შეგვიძლია, გამოვიყენოთ იდეალური აირის კანონის პროპორციული ფორმა. ამის გაკეთების უფლება გვაქვს იქიდან გამომდინარე, რომ აირი მოთავსებულია დალუქულ ჭურჭელში და, შესაბამისად, მოლეკულების რიცხვი მუდმივია.
აღვნიშნოთ, რომ ჩვენ წნევა შევიტანეთ ერთეულებში და, შესაბამიმსად, პასუხიც მივიღეთ . თუ პასუხის მიღება გვინდოდა , ცნობილი წნევაც უნდა შეგვეტანა, ან უბრალოდ შეგვიძლია ჩვენ მიერ მიღეული პასუხის გადაყვანა შემდეგნაირად,
გსურთ, შეუერთდეთ დისკუსიას?
პოსტები ჯერ არ არის.