Идеальный газ. Уравнение состояния
Молекулярная физика и
Термодинамика
сборник методических указаний
для самостоятельной работы студентов БГИТА
дневного и заочного обучения
Брянск 2005
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное агентство по образованию
Брянская государственная инженерно-технологическая академия
Кафедра физики
УТВЕРЖДЕНО
Редакционный совет БГИТА
Протокол №___ от "__"________г.
Молекулярная физика и
Термодинамика
сборник методических указаний
для самостоятельной работы студентов БГИТА
дневного и заочного обучения
Брянск 2005
Составители: ст. преподаватель кафедры физики БГИТА, Матанцева В.А.
ассистент кафедры физики БГИТА Притыченко Л.М.
Рецензент: зав. кафедрой математики, доцент, к.ф-м.н. Баранова И.М.
Рекомендованы редакционно-издательской комиссией
строительного факультета
Протокол № ___ от " __" _________г.
Содержание
| Стр. | |
| Введение……………………………………………………………. | |
| 1. Идеальный газ. Уравнение состояния Идеального Газа. Газовые законы………………………………………… | |
| 2. Изопроцессы в Идеальном Газе………………………… | |
| 3. Основы молекулярно – кинетической теории газов……………………………………………………………………… | |
| 4. Явления переноса в термодинамических неравновесных системах…………………………………………….…. | |
| 5. Основы термодинамики…………………………………... | |
| 6. Круговые процессы. Цикл Карно……………………….. | |
| 7. ЭНТРОПИЯ. II И III НАЧАЛА ТЕРМОДИНАМИКИ…………… | |
| 8. Реальные газы. Жидкости …………………………………. | |
| 9. Примеры решения задач……………………………………. | |
| 10. Литература……………………………………………………… |
Введение
Любое тело с точки зрения молекулярной физики можно представить как совокупность огромного числа частиц. Поэтому описывать свойства такого тела – системы частиц - целесообразно с помощью усредненных значений физических величин – скорости, импульса, энергии. Вместе с тем, систему как целое можно характеризовать такими понятиями как масса, количество вещества, давление, температура, внутренняя энергия и т.д.
В любом случае описание и исследование свойств системы частиц удобно проводить с помощью модели термодинамической системы, характеризуемой термодинамическими параметрами.
Идеальный газ. Уравнение состояния
Идеального Газа. Газовые законы
Простейшей моделью термодинамической системы является идеальный газ.
Идеальным газом называют газ, в котором: собственные размеры молекул пренебрежимо малы по сравнению с размером сосуда; отсутствует взаимодействие между молекулами (т.е. потенциальная энергия взаимного притяжения молекул пренебрежимо мала); соударения молекул со стенками сосуда – абсолютно упругие.
Идеальный газ (как и любое вещество) можно характеризовать величинами:
-количество вещества 
; 
= моль;
; или 
; или при нормальных условиях 
;
где: N – общее число молекул в данной системе; 
- постоянная Авогадро (число частиц в одном моле вещества); 
- масса данной системы; 
- молярная масса вещества (см. ниже); 
- объем, занимаемый веществом; 
- объем одного моля вещества;
При нормальных условиях 
и 
;
- молярная масса вещества; 
;
;
где: 
- относительная молекулярная масса, определяемая по химической формуле вещества; 
- размерный коэффициент в системе СИ.
Также 
.
Для смеси газов 
;
где 
и 
- соответственно масса и количество вещества i-того компонента смеси; n – число компонентов смеси.
Массовая доля i-того компонента смеси
,
где - масса смеси.
Термодинамическими параметрами идеального газа являются объем, давление и температура.
Объемомназывается часть пространства, занимаемая телом
Для термодинамической системы (идеального газа) объемом может служить объем сосуда, в котором она находится. 
; 
Давление – скалярная физическая величина, численно равная силе, приходящейся на единицу площади поверхности, на которую эта сила нормально действует:
; 
= Па (паскаль)
Для термодинамической системы давление обусловлено совокупным действием молекул на дно и стенки сосуда.
Для смеси газов справедлив закон Дальтона:
,
где 
- парциальное давление i-го компонента смеси; n – число компонентов смеси.
Температура – мера интенсивности теплового движения частиц системы, находящейся в равновесном состоянии.
(кельвин) - по термодинамической температурной шкале.
- взаимосвязь между термодинамической и стоградусной шкалой Цельсия.
Уравнение, связывающее термодинамические параметры, является уравнением состояния термодинамической системы. Основным уравнением состояния ИГ является уравнение Менделеева-Клапейрона:
(1.1)
где: 
- универсальная газовая постоянная.
Домножив и поделив левую часть (1.1) на 
, а также поделив на V, получим:
(1.2)
где: 
- концентрация молекул; 
- постоянная Больцмана