Prawo Clapeyrona-Mendelejewa: formuła, receptura, zastosowanie

Każdy uczeń, który studiuje w dziesiątej klasie, podczas jednej z lekcji fizyki, bada prawo Clapeyrona-Mendelejewa, jego formułę, sformułowanie i uczy się, jak z niego korzystać w rozwiązywaniu problemów. Na uczelniach technicznych temat ten jest również uwzględniany podczas wykładów i ćwiczeń praktycznych, a także w kilku dyscyplinach, a nie tylko w fizyce. Prawo Clapeyrona-Mendelejewa jest aktywnie wykorzystywane w termodynamice podczas kompilacji równań stanu gazu doskonałego.

Termodynamika termodynamiczna stany i procesy

Termodynamika jest sekcja fizyki, który poświęcony jest badaniu ogólnych właściwości ciał i zjawisk cieplnych w tych ciałach bez względu na ich strukturę molekularną. Ciśnienie, objętość i temperatura są głównymi wielkościami branymi pod uwagę przy opisywaniu procesów cieplnych w ciałach. Proces termodynamiczny jest zmianą stanu układu, tj. Zmianą jego podstawowych wartości (ciśnienie, objętość, temperatura). W zależności od tego, czy zachodzą zmiany wielkości podstawowych, systemy są równowagowe i nierównowagowe. Procesy termiczne (termodynamiczne) można sklasyfikować w następujący sposób. Oznacza to, że jeśli system przechodzi z jednego stanu równowagi do drugiego, wówczas takie procesy nazywa się odpowiednio równowagą. Z kolei procesy nierównowagowe charakteryzują się przejściami stanów nierównowagowych, tzn. Podstawowe wielkości ulegają zmianom. Jednak można je podzielić (procesy) na odwracalne (możliwe jest odwrotne przejście przez te same stany) i nieodwracalne. Wszystkie stany systemowe można opisać za pomocą pewnych równań. Aby uprościć obliczenia, termodynamika wprowadza taką koncepcję jak doskonały gaz - rodzaj abstrakcji, która charakteryzuje się brakiem interakcji w odległości między cząsteczkami, której wymiary można zaniedbać ze względu na ich mały rozmiar. Podstawowe prawa gazu i równanie Mendelejewa-Clapeyrona są ze sobą ściśle powiązane - wszystkie prawa wynikają z równania. Opisują one izoprocesy w systemach, czyli takie procesy, w wyniku których jeden z głównych parametrów pozostaje niezmieniony (proces izochoryczny - objętość się nie zmienia, izoterma - temperatura jest stała, izobaryczna - temperatura i zmiana objętości pod stałym ciśnieniem). Prawo Clapeyrona-Mendelejewa powinno być analizowane bardziej szczegółowo.

Równanie równania stanu

Prawo Clapeyrona-Mendelejewa wyraża zależność pomiędzy ciśnieniem, objętością, temperaturą, ilością substancji idealnego gazu. Można również wyrazić związek tylko między podstawowymi parametrami, tj. Temperaturą absolutną, objętością i ciśnieniem molowym. Istota nie zmienia się, ponieważ objętość molowa jest równa stosunkowi objętości do ilości substancji.

Prawo Mendeleeva-Clapeyrona: formuła

Równanie stanu gazu idealnego zapisywane jest jako iloczyn ciśnienia i objętości molowej, równoważnej iloczynowi uniwersalnej stałej gazowej i temperatury absolutnej. Uniwersalna stała gazowa - współczynnik proporcjonalności, stała (wartość stała), wyrażająca pracę ekspansji molowej w procesie zwiększania wartości temperatury o 1 Kelwina w warunkach proces izobaryczny. Jego wartość wynosi (w przybliżeniu) 8.314 J / (mol * K). Jeśli wyrażamy objętość molową, otrzymujemy równanie postaci: p * V = (m / M) * R * T. Lub możesz doprowadzić do postaci: p = nkT, gdzie n oznacza stężenie atomów, a k to stała Boltzmanna (R / N _A ).

Rozwiązywanie problemów

Prawo Mendelejewa-Clapeyrona, rozwiązanie problemów z jego pomocą znacznie ułatwia projektowanie części w projektowaniu sprzętu. Przy rozwiązywaniu problemów prawo stosuje się w dwóch przypadkach: ustawia się jeden stan gazu i jego masę, a jeśli masa gazu nie jest znana, znany jest fakt jego zmiany. Należy wziąć pod uwagę, że w przypadku układów wieloskładnikowych (mieszanina gazów) równanie stanu jest zapisywane dla każdego składnika, to znaczy dla każdego gazu osobno. Aby ustalić związek między ciśnieniem mieszaniny a ciśnieniem składników, stosuje się prawo Daltona. Warto także pamiętać, że dla każdego stanu gazu opisywane jest przez oddzielne równanie, a następnie uzyskany układ równań zostaje rozwiązany. I na koniec, zawsze trzeba pamiętać, że w przypadku równania stanu gazu idealnego temperatura jest wartością bezwzględną, jej wartość jest koniecznie pobierana w stopniach Kelvina. Jeśli, w warunkach problemu, temperatura jest mierzona w stopniach Celsjusza lub w jakiejkolwiek innej, to konieczne jest przeliczenie na stopnie Kelvina.