Сборник задач по физике Курс лекций по физике Оптика Кинематика Теплопроводность

Лекции по физике теория газов

Парциальное давление

Парциальное давление – это давление, которое имел бы каждый газ, входящий в состав смеси, если бы этот газ находился один в том же количестве, в том же объеме и при той же температуре, что и в смеси.

В термодинамике в качестве рабочих тел часто используются смеси различных газов, не вступающих между собой в химические реакции. При рассмотрении смесей предполагается,  что:

1. каждый газ, входящий в состав смеси, равномерно распределён по всему объёму, то есть его объём равен объёму всей смеси,

2. каждый из компонентов смеси имеет температуру, равную температуре смеси.

3. каждый газ создаёт своё давление на стенки сосуда, называемое парциальным давлением.

Парциальным  объёмом компонента V называется такой объём, который занимал бы данный компонент при давлении равном давлению смеси и температуре, равной температуре смеси. Очевидно,

V=V+V+ ….. +V.

Количественное соотношение газовой смеси обычно задают массовыми, объёмными или мольными долями. Массовой долей компонента смеси gназывается величина, равная отношению массы компонента к массе всей смеси:

 

Масса смеси m равна сумме масс всех компонентов:

или: 

1 = ;

Уравнение объёмного состава смеси имеет вид

 .

Объёмные доли компонентов определяются выражением:

Следовательно: 

Для проведения расчетов с газовыми смесями необходимо знать R, ,  смеси. 

Установим связь между массовыми и объёмными долями компонентов смеси.

Из закона Авогадро следует:

.

Работа газа при изменении его объема

 


 S

 Р

 Рис.1 dl

 Найдем работу, совершаемую газом при изменении его объема, , где S – площадь поршня, Sdl =dV – изменение объема газа. Таким образом,

  . (6)

 Полная работа при расширении газа от объема V1 до объема V2

  (7)

и графически она изображается площадью фигуры, лежащей под кривой P(V) (Рис.2). Таким образом, работа не определяется только начальным и конечным состояниями газа, а зависит от всего хода процесса. Следовательно, криволинейный интеграл (7) зависит от пути интегрирования и поэтому подынтегральное выражение  не является полным дифференциалом какой-либо функции состояния газа. С учетом (6) ПНТ можно представить в другой форме . (8)

4.6. Теплоемкость

Удельная теплоемкость вещества – величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 кг вещества на 1 К:

 , Дж/(кгК). (9)

 Молярная теплоемкость – величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 моля вещества на 1 К:

 , Дж/(мольК). (10)

где n=m/M – количество молей вещества.

 Из (9) и (10) следует, что С = сМ. (11)

Теплопроводность. Перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия частиц называется теплопроводностью. Процесс теплопередачи не сопровождается переносом вещества. Различные вещества имеют различную теплопроводность. Наименьшей теплопроводностью обладает вакуум (пустота), так как в нем нет частиц, которые могли бы обмениваться энергией. Чем меньше частиц в веществе, тем меньше его теплопроводность (газы).
На главную