Ideal gas, the best gas equation of state, የሙቀት መጠኑ እና ግፊቱ, የድምጽ መጠን … በተዛማጅ የፊዚክስ ክፍል ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉ የመለኪያዎች ዝርዝር እና ፍቺዎች ለረጅም ጊዜ ሊቀጥሉ ይችላሉ. ዛሬ በዚህ ርዕስ ላይ ብቻ እንነጋገራለን.
በሞለኪውላር ፊዚክስ ምን ይታሰባል?
በዚህ ክፍል ውስጥ የሚታሰበው ዋናው ነገር ተስማሚ ጋዝ ነው። የስቴቱ ተስማሚ የጋዝ እኩልነት መደበኛውን የአካባቢ ሁኔታ ግምት ውስጥ በማስገባት የተገኘ ነው, እና ስለዚህ ጉዳይ ትንሽ ቆይቶ እንነጋገራለን. አሁን ይህንን "ችግር" ከሩቅ እንቅረብ።
የነዳጅ ብዛት አለን እንበል። የእሱ ሁኔታ የሙቀት-አማካይ ተፈጥሮን ሶስት መለኪያዎችን በመጠቀም ሊወሰን ይችላል። እነዚህ በእርግጥ ግፊት, መጠን እና የሙቀት መጠን ናቸው. በዚህ ሁኔታ ውስጥ ያለው የስርዓቱ ሁኔታ እኩልነት በተዛማጅ መመዘኛዎች መካከል ያለው ግንኙነት ቀመር ይሆናል. ይህን ይመስላል፡ F (p፣ V፣ T)=0.
እዚህ፣ ለመጀመሪያ ጊዜ፣ እንደ ሃሳባዊ ወደሆነው ነገር ቀስ በቀስ እየተቃረብን ነው።ጋዝ. በሞለኪውሎች መካከል ያለው ግንኙነት ቸልተኛ የሆነበት ጋዝ ተብሎ ይጠራል. በአጠቃላይ ይህ በተፈጥሮ ውስጥ የለም. ሆኖም ፣ ማንኛውም በጣም አልፎ አልፎ ጋዝ ወደ እሱ ቅርብ ነው። በተለመደው ሁኔታ ውስጥ የሚገኙት ናይትሮጅን, ኦክሲጅን እና አየር, ከተገቢው ትንሽ ይለያያሉ. ለአንድ ሃሳባዊ ጋዝ የስቴት እኩልታ ለመጻፍ፣ የተዋሃደውን የጋዝ ህግን መጠቀም እንችላለን። እናገኛለን፡ pV/T=const.
ተዛማጅ ጽንሰ-ሀሳብ 1፡ የአቮጋድሮ ህግ
ከየትኛውም የዘፈቀደ ጋዝ ተመሳሳይ ቁጥር ያላቸውን ሞሎች ወስደን የሙቀት መጠንን እና ግፊትን ጨምሮ ተመሳሳይ ሁኔታዎች ውስጥ ካስቀመጥናቸው ጋዞቹ ተመሳሳይ መጠን እንደሚይዙ ሊነግረን ይችላል። በተለይም ሙከራው በተለመደው ሁኔታ ውስጥ ተካሂዷል. ይህ ማለት የሙቀት መጠኑ 273.15 ኬልቪን ነበር, ግፊቱ አንድ ከባቢ አየር (760 ሚሊሜትር ሜርኩሪ ወይም 101325 ፓስካል) ነበር. በእነዚህ መለኪያዎች, ጋዝ ከ 22.4 ሊትር ጋር እኩል የሆነ መጠን ይይዛል. ስለዚህ, ለማንኛውም ጋዝ አንድ ሞለኪውል, የቁጥር መለኪያዎች ጥምርታ ቋሚ እሴት ይሆናል ማለት እንችላለን. ለዚህም ነው ይህንን አሃዝ በ R ፊደል ለመሰየም እና ሁለንተናዊ የጋዝ ቋሚ ተብሎ የሚጠራው. ስለዚህም፣ 8.31 እኩል ነው።አሃዱ J/molK ነው።
ተስማሚ ጋዝ። ጥሩው የጋዝ እኩልታ እና መጠቀሚያው
ቀመሩን እንደገና ለመፃፍ እንሞክር። ይህንን ለማድረግ, በዚህ ቅጽ እንጽፋለን pV=RT. በመቀጠል ቀለል ያለ እርምጃ እንሰራለን, የእኩልታውን ሁለቱንም ጎኖች በዘፈቀደ የሞሎች ቁጥር እናባዛለን. pVu=uRT እናገኛለን. የመንጋጋው ጥራዝ ምርት እና የመሆኑን እውነታ ግምት ውስጥ እናስገባየቁሱ መጠን በቀላሉ የድምጽ መጠን ነው. ግን ከሁሉም በኋላ ፣ የሞሎች ብዛት በተመሳሳይ ጊዜ ከጅምላ እና ከመንጋጋው ክብደት ጋር እኩል ይሆናል። የ Mendeleev-Clapeyron እኩልታ ይህን ይመስላል። ተስማሚ ጋዝ ምን ዓይነት ስርዓት ምን እንደሚመስል ግልፅ ሀሳብ ይሰጣል። ለሃሳባዊ ጋዝ የስቴት እኩልታ ቅጹን ይወስዳል፡ pV=mRT/M.
የግፊት ቀመር ይቀንሱ
በተገኙት አገላለጾች አንዳንድ ተጨማሪ ዘዴዎችን እናድርግ። ይህንን ለማድረግ የ Mendeleev-Clapeyron እኩልታ በቀኝ በኩል ተባዝቶ በአቮጋድሮ ቁጥር ይከፈላል. አሁን በአቮጋድሮ ቁጥር የቁስ መጠን ያለውን ምርት በጥንቃቄ እንመለከታለን. ይህ በጋዝ ውስጥ ካሉት ሞለኪውሎች አጠቃላይ ቁጥር በቀር ሌላ አይደለም። ግን በተመሳሳይ ጊዜ, የአለምአቀፍ ጋዝ ቋሚ ሬሾ ወደ አቮጋድሮ ቁጥር ከቦልትማን ቋሚ ጋር እኩል ይሆናል. ስለዚህ የግፊት ቀመሮች እንደሚከተለው ሊጻፉ ይችላሉ-p=NkT / V ወይም p=nkT. እዚህ ምልክቱ n የንጥሉ ትኩረት ነው።
ጥሩ የጋዝ ሂደቶች
በሞለኪውላር ፊዚክስ ውስጥ እንደ isoprocesses ያለ ነገር አለ። እነዚህ በስርአቱ ውስጥ በአንድ ቋሚ መመዘኛዎች ውስጥ የሚከናወኑ ቴርሞዳይናሚክ ሂደቶች ናቸው. በዚህ ሁኔታ, የንጥረቱ ብዛት እንዲሁ ቋሚ መሆን አለበት. እነሱን የበለጠ እንያቸው። ስለዚህ፣ የአንድ ሃሳባዊ ጋዝ ህጎች።
ግፊት በቋሚነት ይቆያል
ይህ የግብረ ሰዶማውያን ህግ ነው። ይህን ይመስላል፡ V/T=const. በሌላ መንገድ እንደገና ሊጻፍ ይችላል: V=Vo (1 + በ). እዚህ a ከ1/273.15 K^-1 ጋር እኩል ነው እና "የድምጽ ማስፋፊያ ኮፊሸን" ይባላል። የሙቀት መጠኑን በሁለቱም ሴልሺየስ እና መተካት እንችላለንየኬልቪን ሚዛን. በኋለኛው ሁኔታ፣ ቀመር V=Voat. እናገኛለን።
ድምጽ ቋሚ ሆኖ ይቆያል
ይህ የጌይ-ሉሳክ ሁለተኛ ህግ ነው፣በተለምዶ የቻርልስ ህግ ይባላል። ይህን ይመስላል፡ p/T=const. ሌላ አጻጻፍ አለ፡ p=po (1 + at)። በቀድሞው ምሳሌ መሰረት ለውጦች ሊደረጉ ይችላሉ. እንደሚመለከቱት ፣ ተስማሚ የጋዝ ህጎች አንዳንድ ጊዜ እርስ በእርስ በጣም ተመሳሳይ ናቸው።
የሙቀት መጠኑ ቋሚ ነው
የሃሳቡ የጋዝ ሙቀት ቋሚ ከሆነ፣የቦይል-ማሪዮት ህግን ማግኘት እንችላለን። እንደሚከተለው ሊፃፍ ይችላል፡ pV=const.
ተዛማጅ ጽንሰ-ሀሳብ 2፡ ከፊል ጫና
ጋዝ ያለበት ዕቃ አለን እንበል። ድብልቅ ይሆናል. ስርዓቱ በሙቀት ሚዛን ውስጥ ነው, እና ጋዞቹ እራሳቸው እርስ በእርሳቸው ምላሽ አይሰጡም. እዚህ N አጠቃላይ የሞለኪውሎችን ብዛት ያሳያል። N1, N2 እና የመሳሰሉት, በእያንዳንዱ ድብልቅ ክፍሎች ውስጥ ያሉት ሞለኪውሎች ብዛት. የግፊት ቀመር p=nkT=NkT / V እንውሰድ. ለአንድ የተወሰነ ጉዳይ ሊከፈት ይችላል. ለሁለት-ክፍል ድብልቅ, ቀመሩ ቅጹን ይወስዳል: p=(N1 + N2) kT / V. ግን ከዚያ በኋላ የጠቅላላው ግፊቱ ከእያንዳንዱ ድብልቅ ከፊል ግፊቶች ይጠቃለላል። ስለዚህ, p1 + p2 እና የመሳሰሉትን ይመስላል. እነዚህ ከፊል ግፊቶች ይሆናሉ።
ለምንድነው?
ያገኘነው ቀመር በሲስተሙ ውስጥ ያለው ግፊት ከእያንዳንዱ የሞለኪውሎች ቡድን መሆኑን ያመለክታል። እንደ አጋጣሚ ሆኖ, በእሱ ላይ የተመካ አይደለምሌሎች። ዳልተን ሕጉን ሲያወጣ ይህን ተጠቅሞበታል፣ በኋላም በስሙ ተሰይሟል፡- ጋዞች እርስ በርስ በኬሚካላዊ ምላሽ በማይሰጡበት ድብልቅ ውስጥ፣ አጠቃላይ ግፊቱ ከፊል ግፊቶች ድምር ጋር እኩል ይሆናል።
