ተስማሚ ጋዝ። Clapeyron-Mendeleev እኩልታ. ቀመሮች እና ናሙና ችግር

2024 ደራሲ ደራሲ: Angel Austin | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2023-12-17 05:15

ከአራቱ አጠቃላይ የቁስ ግዛቶች ጋዝ ምናልባት በአካላዊ ገለፃው በጣም ቀላሉ ነው። በጽሁፉ ውስጥ፣ ለትክክለኛ ጋዞች ሂሳባዊ መግለጫ የሚያገለግሉትን ግምቶችን እንመለከታለን፣ እና እንዲሁም Clapeyron ተብሎ የሚጠራውን እኩልታ እንሰጣለን።

ጥሩ ጋዝ

በህይወታችን ውስጥ የሚያጋጥሙን ሁሉም ጋዞች (የተፈጥሮ ሚቴን፣ አየር፣ ኦክሲጅን፣ ናይትሮጅን እና የመሳሰሉት) ተስማሚ ተብለው ሊመደቡ ይችላሉ። በጣም ጥሩው ማንኛውም ቅንጣቶች በዘፈቀደ ወደተለያዩ አቅጣጫዎች የሚንቀሳቀሱበት፣ግጭታቸው 100% የመለጠጥ፣ ቅንጣቶች እርስበርስ የማይገናኙበት፣ የቁሳቁስ ነጥብ (ጅምላ እና መጠን የላቸውም) ናቸው።

የቁስን ጋዝ ሁኔታ ለመግለፅ ብዙ ጊዜ የሚያገለግሉ ሁለት የተለያዩ ንድፈ ሐሳቦች አሉ፡- ሞለኪውላር ኪነቲክ (MKT) እና ቴርሞዳይናሚክስ። MKT የሃሳባዊ ጋዝ ባህሪያትን፣ የቅንጣት ፍጥነቶች ስታቲስቲካዊ ስርጭት፣ እና የእንቅስቃሴ ሃይል እና ሞመንተም ከሙቀት ጋር ያለውን ግንኙነት ለማስላት ይጠቀማል።የስርዓቱ ማክሮስኮፕ ባህሪያት. በተራው፣ ቴርሞዳይናሚክስ ወደ ጋዞች ጥቃቅን አወቃቀሮች ውስጥ ዘልቆ አይገባም፣ ስርዓቱን በአጠቃላይ ይመለከታል፣ በማክሮስኮፒክ ቴርሞዳይናሚክስ መለኪያዎች ይገልፃል።

የሃሳባዊ ጋዞች ቴርሞዳይናሚክስ መለኪያዎች

ጥሩ ጋዞችን እና አንድ ተጨማሪ ማክሮስኮፒክ ባህሪን የሚገልጹ ሶስት ዋና መለኪያዎች አሉ። እንዘርዝራቸው፡

1. የሙቀት መጠን ቲ- በጋዝ ውስጥ ያሉ የሞለኪውሎች እና አቶሞች እንቅስቃሴን ያንፀባርቃል። በኬ (ኬልቪን) ተገለፀ።
2. Volume V - የስርዓቱን የቦታ ባህሪያትን ያሳያል። በኩቢ ሜትር ተወስኗል።
3. ግፊት P - በውስጡ ባለው የመርከቧ ግድግዳዎች ላይ ባለው የጋዝ ቅንጣቶች ተጽዕኖ ምክንያት። ይህ ዋጋ የሚለካው በSI ሲስተም ውስጥ በፓስካል ነው።
4. የቁስ መጠን n - ብዙ ቁጥር ያላቸውን ቅንጣቶች ሲገልጹ ለመጠቀም ምቹ የሆነ አሃድ። በSI ውስጥ፣ n በሞለስ ውስጥ ይገለጻል።

በጽሁፉ ውስጥ በተጨማሪ፣ የ Clapeyron እኩልታ ቀመር ይሰጣል፣ በዚህ ውስጥ አራቱም የተገለጹት የሃሳባዊ ጋዝ ባህሪያት አሉ።

የግዛት ሁለንተናዊ እኩልታ

የክላፔይሮን ሃሳባዊ የጋዝ እኩልታ ግዛት ብዙውን ጊዜ በሚከተለው ቅፅ ይፃፋል፡

PV=nRT

እኩልነት የሚያሳየው የግፊት እና የመጠን ምርት ከሙቀት ምርት እና ለማንኛውም ተስማሚ ጋዝ መጠን ጋር ተመጣጣኝ መሆን አለበት። እሴቱ R ሁለንተናዊ የጋዝ ቋሚ እና በተመሳሳይ ጊዜ በዋናው መካከል ያለው ተመጣጣኝነት መጠን ይባላልየስርዓቱ ማክሮስኮፒክ ባህሪያት።

የዚህ እኩልታ ጠቃሚ ገፅታ መታወቅ አለበት፡ በጋዙ ኬሚካላዊ ተፈጥሮ እና ስብጥር ላይ የተመካ አይደለም። ለዚህም ነው ብዙ ጊዜ ሁለንተናዊ ተብሎ የሚጠራው።

ለመጀመሪያ ጊዜ ይህ እኩልነት የተገኘው በ1834 በፈረንሳዊው የፊዚክስ ሊቅ እና መሐንዲስ ኤሚሌ ክላፔይሮን የቦይል-ማሪዮት፣ የቻርለስ እና የጌይ-ሉሳክ የሙከራ ሕጎች አጠቃላይ ውጤት ነው። ይሁን እንጂ ክላፔይሮን በተወሰነ ደረጃ የማይመች የቋሚዎች ስርዓት ተጠቅሟል። በመቀጠል ሁሉም የክላፔሮን ቋሚዎች በአንድ ነጠላ እሴት ተተኩ አር.ዲሚትሪ ኢቫኖቪች ሜንዴሌቭ ይህን አድርጓል፣ስለዚህ የፅሁፍ አገላለፅ የክላፔሮን-ሜንዴሌቭ እኩልታ ቀመር ተብሎም ይጠራል።

ሌላ የእኩልነት ቅጾች

በቀደመው አንቀፅ፣ የክላፔይሮን እኩልታ የመፃፍ ዋናው መንገድ ተሰጥቷል። ቢሆንም፣ በፊዚክስ ውስጥ ባሉ ችግሮች ውስጥ፣ ከቁስ መጠን እና መጠን ይልቅ ሌሎች መጠኖች ሊሰጡ ይችላሉ፣ ስለዚህ ሌሎች የአጻጻፍ ዘይቤዎችን ለሃሳባዊ ጋዝ ሁለንተናዊ እኩልታ መስጠት ጠቃሚ ይሆናል።

የሚከተለው እኩልነት ከMKT ቲዎሪ ይከተላል፡

PV=Nk_BT.

ይህ የስቴት እኩልታ ነው፣በውስጡ ከሚታየው የንጥረ ነገር መጠን ያነሰ መጠን N (የቅንጣቶች ብዛት) ብቻ ነው። በተጨማሪም ሁለንተናዊ የጋዝ ቋሚ የለም. በምትኩ, የቦልትማን ቋሚ ጥቅም ላይ ይውላል. የሚከተሉት አገላለጾች ከግምት ውስጥ ከገቡ የጽሑፍ እኩልነት በቀላሉ ወደ ሁለንተናዊ መልክ ይቀየራል፡

n=N/N_A;

R=N_Ak_B.

እዚህ N_A- የአቮጋድሮ ቁጥር።

ሌላው ጠቃሚ የግዛት እኩልታ አይነት፡

PV=m/MRT

እዚህ፣ የጅምላ ጋዝ እና የሞላር ብዛት M ሬሾ፣ በፍቺው፣ የቁስ መጠን n.

ነው።

በመጨረሻም ለተግባራዊ ጋዝ የሚሆን ሌላ ጠቃሚ አገላለጽ የጥቅሱን ፅንሰ-ሀሳብ ρ፡

የሚጠቀም ቀመር ነው።

P=ρRT/M

ችግር መፍታት

ሃይድሮጅን በ150 ሊትር ሲሊንደር ውስጥ በ2 ከባቢ አየር ግፊት ውስጥ ነው። የሲሊንደሩ የሙቀት መጠን 300 ኪ.

እንደሆነ ከታወቀ የጋዝ እፍጋቱን ማስላት አስፈላጊ ነው.

ችግሩን መፍታት ከመጀመራችን በፊት ግፊትን እና የድምጽ ክፍሎችን ወደ SI፡

እንለውጣ።

P=2 atm=2101325=202650 ፓ፤

V=15010^-3=0.15 ሜትር³.

የሃይድሮጅንን ጥግግት ለማስላት የሚከተለውን ቀመር ይጠቀሙ፡

P=ρRT/M.

ከእሱ የምናገኘው፡

ρ=MP/(RT)።

የሃይድሮጅን ሞላር ክምችት በሜንዴሌቭ ወቅታዊ ሰንጠረዥ ውስጥ ሊታይ ይችላል። ከ210^-3kg/mol ጋር እኩል ነው። የ R ዋጋ 8.314 J / (molK) ነው. እነዚህን እሴቶች እና የግፊት ፣ የሙቀት መጠን እና መጠን እሴቶችን ከችግሩ ሁኔታዎች በመተካት በሲሊንደሩ ውስጥ የሚከተለውን የሃይድሮጂን መጠን እናገኛለን-

ρ=210^-3202650/(8፣ 314300)=0.162 ኪግ/ሜ³.

ለማነጻጸር የአየር ትፍገቱ በግምት 1.225 ኪግ/ሜ^{3 ነው።}በ1 ከባቢ አየር ግፊት። ሃይድሮጂን ጥቅጥቅ ያለ ነው ፣ ምክንያቱም የመንጋጋ ብዛቱ ከአየር በጣም ያነሰ ነው (15 ጊዜ)።