ก๊าซในอุดมคติ ความหมาย และคุณสมบัติ สารานุกรมโรงเรียน
แบบจำลองทางกายภาพที่ง่ายที่สุดของระบบเทอร์โมไดนามิกส์ของแก๊สคือก๊าซในอุดมคติ สาระสำคัญของรุ่นนี้มีดังนี้
- 1. โมเลกุลของก๊าซแสดงด้วยอนุภาคขนาดเล็ก (จุดวัสดุ) ซึ่งมีปริมาตรรวมเล็กน้อยเมื่อเปรียบเทียบกับปริมาตรที่ก๊าซครอบครอง
- 2. สันนิษฐานว่าก่อนการชนกัน โมเลกุลจะไม่โต้ตอบกัน (นั่นคือ พวกมันไม่มีการแลกเปลี่ยนพลังงาน) กล่าวอีกนัยหนึ่ง เส้นโค้งศักย์สำหรับแบบจำลองก๊าซในอุดมคติมีรูปแบบดังแสดงในรูปที่ 1 4.2, ก.ถ้าเราสมมุติว่าโมเลกุลนั้นเป็น “ลูกบอลที่ไม่สามารถอัดตัวได้” ที่มีรัศมี กรัม 0,ดังนั้นพลังงานศักย์ของการโต้ตอบของพวกมันจะเป็นศูนย์ที่ระยะทาง ชระหว่างจุดศูนย์กลางที่มากกว่า 2 กรัม 0,และยิ่งใหญ่อนันต์ที่ g (อันที่จริง สำหรับโมเลกุลจริง ไม่ควรเข้าใจว่ารัศมีของพวกมันไม่ใช่รัศมีของลูกบอลโมเลกุล แต่เป็นรัศมีที่แน่นอน ( ช, กรัม 2)ปฏิสัมพันธ์ที่มีประสิทธิภาพระหว่างโมเลกุลซึ่งพิจารณาจากคุณสมบัติและประเภทของเส้นโค้งปฏิสัมพันธ์ที่อาจเกิดขึ้นและพลังงานจลน์ของอนุภาคที่ชนกันขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ (ดูรูปที่ 4.2 ข))
- 3. เชื่อกันว่าโมเลกุลในระหว่างการชนจะแลกเปลี่ยนพลังงานตามกฎของการชนแบบยืดหยุ่นอย่างแน่นอน (ดูหัวข้อย่อย 1.4.5)
ข้าว. 4.2. เส้นโค้งที่มีศักยภาพ คุณ(r) (r-รัศมีปฏิสัมพันธ์) สำหรับแบบจำลอง: ก- ก๊าซในอุดมคติ ข- ก๊าซจริง (ก. และ กรัม 2- รัศมีปฏิสัมพันธ์ที่มีประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่างกัน)
4. สันนิษฐานว่าไม่มีข้อจำกัดทางกายภาพเพิ่มเติม (เกี่ยวกับจำนวนอนุภาค ปริมาตร ความดัน อุณหภูมิ ฯลฯ - อาจมีก็ได้) และอิทธิพลภายนอกต่อระบบโดยรวม
เรายังหมายถึงว่าก๊าซในอุดมคติคือกลุ่มของโมเลกุลจำนวนมากที่อยู่ในสภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ (ระบบปิด) ในระบบดังกล่าว สมดุลทางอุณหพลศาสตร์จะเกิดขึ้นได้จากปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลระหว่างการชนกันเท่านั้น ในกรณีนี้ สมดุลสถิตถูกสร้างขึ้นในระบบ ซึ่งหมายความว่าการกระจายตัวของอนุภาคทั้งหมด (โดยพลังงาน โดยความเร็ว ฯลฯ) ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป ก๊าซอุดมคติคลาสสิกเป็นไปตามสิ่งที่เรียกว่าสถิติโบลต์ซมันน์ (สถิติคลาสสิก)
สมการมหภาคของสถานะของก๊าซในอุดมคติ (สามารถหาได้จากแนวคิดจลน์ศาสตร์โมเลกุลของก๊าซ เป็นที่ทราบกันดีว่าหนึ่งในคุณสมบัติหลักของก๊าซคือความสามารถในการออกแรงกดบนผนังของภาชนะบรรจุที่บรรจุอยู่ ให้เราพิจารณา ความดันนี้สำหรับก๊าซในอุดมคติที่ประกอบด้วยโมเลกุลชนิดเดียวกัน ก่อนอื่น ให้เราจำไว้ว่าความดันนั้น รก๊าซบนผนังของถังเป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันของโมเลกุลเมื่อชนกับผนัง ตามคำจำกัดความ ความดันถูกกำหนดโดยแรงที่กระทำโดยก๊าซต่อหน่วยพื้นผิวของผนังของภาชนะที่จำกัดและตั้งฉากกับพื้นผิวนี้
ลองกำหนดทิศทางแกนกัน เอ็กซ์ตั้งฉากกับผนังของเรือ ตามกฎข้อที่สองของนิวตัน แรงที่กระทำโดยก๊าซบนพื้นผิวหนึ่งหน่วยของผนังและตั้งฉากกับพื้นผิวจะเท่ากับการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบตั้งฉากของโมเมนตัมของโมเลกุลก๊าซทั้งหมดที่ชนผนังต่อหน่วยเวลา เนื่องจากมีโมเลกุลจำนวนมากและพวกมันชนผนังบ่อยมาก การกระทำทั้งหมดของพวกมันจึงสามารถถูกแทนที่ด้วยแรงที่ออกฤทธิ์ต่อเนื่องหนึ่งแรง แรงนี้เป็นค่าเฉลี่ยและทำให้การกระแทกแต่ละครั้งราบรื่นขึ้น คำอธิบายนี้สอดคล้องกับวิธีการทางสถิติ นี่คือวิธีที่การเปลี่ยนจากกลศาสตร์ของนิวตันไปเป็นคำอธิบายทางสถิติเริ่มต้นขึ้น: สถานที่และเวลาที่ผลกระทบของแต่ละโมเลกุลบนพื้นผิวผนังไม่สำคัญเลยสำหรับการวิเคราะห์ปรากฏการณ์ภายใต้การพิจารณา (ความดัน) ผลกระทบโดยรวมของการกระทำของพวกเขาคือสิ่งที่รวมอยู่ในกฎหมายสถิติ เป็นเพียงสิ่งเดียวที่สำคัญสำหรับคำอธิบายทางสถิติของระบบ อย่างไรก็ตาม การใช้เหตุผลจะต้องเริ่มต้นด้วยการพิจารณาถึงการโจมตีของแต่ละคน
เมื่อโมเลกุลซึ่งมีปฏิกิริยาโต้ตอบแบบยืดหยุ่น กระเด้งออกจากผนังของหลอดเลือด องค์ประกอบตั้งฉากของความเร็วจะเปลี่ยนเป็นเครื่องหมาย แต่ค่าสัมบูรณ์ของความเร็วจะไม่เปลี่ยนแปลง (ดูหัวข้อย่อย
1.4.5 มะเดื่อ 1.37 และสูตร (1.170), (1.171)) เมื่ออนุภาคชนกับผนังอย่างยืดหยุ่น โมเมนตัมของมันไม่เปลี่ยนแปลงในค่าสัมบูรณ์ แต่เปลี่ยนทิศทาง นั่นเป็นเหตุผล
ที่ไหน ต- มวลของโมเลกุล ของพวกเขา- การฉายความเร็วไปยังทิศทางของแกนที่เลือก (แกน เอ็กซ์- ตั้งฉากกับผนัง)
การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของโมเลกุลก๊าซนี้เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของแรงที่กระทำต่อโมเลกุลจากผนัง ตามกฎข้อที่สามของนิวตัน "การกระทำเท่ากับปฏิกิริยา" ผนังของภาชนะที่บรรจุก๊าซซึ่งแต่ละโมเลกุลกระทบกันจะได้รับแรงกระตุ้นที่มีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้าม เท่ากับ 2 ไทเอ็กซ์จะเกิดการกระแทกต่อหน่วยพื้นผิวกี่ครั้งต่อหน่วยเวลา ไปทางเว็บไซต์ สโมเลกุลจำนวนมากเคลื่อนที่ในมุมที่แตกต่างกันไปยังพื้นผิวปกติ (ตั้งแต่ 0 ถึง ±l/2) ให้เราเลือกเฉพาะผู้ที่มีความเร็วคาดไว้บนแกนเท่านั้น เอ็กซ์อยู่ในช่วงตั้งแต่ ของพวกเขาก่อน และ x+ง ของพวกเขา.ให้เราเขียนแทนด้วย d N(วีx)จำนวนโมเลกุลที่มีการฉายภาพความเร็วบนแกน เอ็กซ์อยู่ในช่วงของค่าที่ระบุ และเข้าถึงไซต์ได้ทันเวลา t สบนผนังของเรือ จากนั้นการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดในโมเมนตัมของโมเลกุลเหล่านี้ทั้งหมดอันเป็นผลมาจากการกระทำของผนังที่มีต่อพวกมันจะเท่ากับ 2mu x dN(ux)และแรงเฉลี่ยต่อเวลา t ดี? (ฉัน; x)ที่ออกฤทธิ์จากผนังต่อโมเลกุลจะเป็นดังนี้:
ข้าว. 4.3.
ความดันง พีเอ็กซ์ทำหน้าที่ในส่วนของโมเลกุลที่มีการคาดคะเนความเร็ว ของพวกเขาบนผนังเขียนไว้ว่า
ลองคำนวณค่าของ d กัน N(วีx)ในช่วงเวลา t โมเลกุลในปริมาตรจะไปถึงผนังของภาชนะ วี= คือ = โวลต์ x xS(รูปที่ 4.3) แสดงถึงความเข้มข้นของโมเลกุลดังกล่าวด้วย bl(o x) เราพบว่า:
ความเข้มข้นของโมเลกุลที่มีความเร็วอยู่ในช่วงตั้งแต่ ของพวกเขาก่อน วี x +ง วีเอ็กซ์,สามารถเขียนได้โดยใช้ฟังก์ชันการแจกแจง ฉ(วี x)เช่น:
ที่ไหน 
- ฟังก์ชันการกระจายแบบปกติของจำนวนอนุภาค
โดยการคาดคะเนความเร็ว วี x , n -ความเข้มข้นของพวกเขาและจากนั้น
แรงดันที่กระทำบนผนังโดยโมเลกุลที่มีการฉายภาพความเร็ว วีเอ็กซ์อยู่ในช่วงตั้งแต่ ของพวกเขาก่อน และ x+ง วีเอ็กซ์,จะ
หากคุณต้องการคำนวณความดันที่เกิดจากโมเลกุลทั้งหมด คุณจะต้องรวมนิพจน์ผลลัพธ์เข้ากับค่าประมาณการความเร็วที่เป็นไปได้ทั้งหมด (การฉายภาพความเร็วเป็นศูนย์บนแกน เอ็กซ์โมเลกุลที่อยู่นิ่งและโมเลกุลเคลื่อนที่ตั้งฉากกับแกนได้ เอ็กซ์,และค่าที่เป็นไปได้สูงสุดของการฉายภาพความเร็วบนแกน - ตามอัตภาพ "oc" หมายถึงการเคลื่อนที่ของโมเลกุลไปตามแกนนี้ด้วยความเร็วสูงสุด และ tzkh)นั่นเป็นเหตุผล:
บูรณาการจะดำเนินการกับค่าที่เป็นไปได้ทั้งหมดของการคาดการณ์ วxเนื่องจากในกรณีที่พิจารณาอยู่ว่าก๊าซอยู่ในสภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ โมเลกุลจึงเคลื่อนที่แบบสุ่มโดยสมบูรณ์ (อย่างวุ่นวาย) - ทิศทางการเคลื่อนที่ทุกทิศทางมีความเป็นไปได้เท่ากัน การคาดคะเนความเร็วบนแกนที่เลือกอาจมีขนาดแตกต่างกันมาก ทุกครั้งที่มีการชนกันของโมเลกุลใดๆ กับโมเลกุลอื่นๆ โดยทั่วไปแล้ว ขนาดของความเร็วจะต้องเปลี่ยนแปลง และด้วยความน่าจะเป็นที่เท่ากันที่โมเลกุลจะสามารถเพิ่มและลดได้
เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงความเร็วของโมเลกุลระหว่างการชนเกิดขึ้นแบบสุ่ม จึงอาจเกิดขึ้นได้ว่าจากการชนต่อเนื่องกัน โมเลกุลจะได้รับพลังงานจากโมเลกุลอื่นเท่านั้นตลอดเวลา และพลังงานของมันจะสูงกว่าพลังงานเฉลี่ยอย่างมาก ดังนั้น ความเร็วของโมเลกุลดังกล่าวก็จะสูงกว่าค่าเฉลี่ยเช่นกัน เราคงจินตนาการถึงกรณีที่น่าอัศจรรย์เมื่อโมเลกุลทั้งหมดหยุดลง และถ่ายโอนพลังงานทั้งหมดไปยังโมเลกุลเดียว ในกรณีนี้ โมเลกุลเดี่ยวนี้จะยังคงมีพลังงานจำกัดและความเร็วจำกัด ดังนั้นความเร็วของโมเลกุลก๊าซจึงไม่สามารถมากกว่าค่าที่กำหนดได้ และทาห์เมื่อพิจารณาถึงความน่าจะเป็นเล็กน้อยที่จะรวมเศษส่วนที่เห็นได้ชัดเจนของพลังงานทั้งหมดของโมเลกุลทั้งหมดไว้ที่โมเลกุลเดียว จึงสามารถโต้แย้งได้ว่าความเร็ว (หรือพลังงาน) ที่ใหญ่เกินไปเมื่อเทียบกับค่าเฉลี่ยอาจปรากฏน้อยมาก ดังนั้นใน (4.19) ขีดจำกัดบนของอินทิเกรตสามารถหาค่าอนันต์ได้ และจะทำให้ค่าของอินทิกรัลไม่เปลี่ยนแปลงในทางปฏิบัติ เป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติว่าเนื่องจากการชนความเร็วของโมเลกุลจะเท่ากับศูนย์อย่างแน่นอน ดังนั้นความเร็วที่มากและน้อยมากเมื่อเทียบกับค่าเฉลี่ยจึงไม่น่าเป็นไปได้ และความน่าจะเป็นที่จะมีค่าความเร็ว โอ้มีแนวโน้มที่จะเป็นศูนย์ราวกับว่า วี x -> 0 และเมื่อ ของพวกเขา-> เอ่อ นอกจากนี้ยังตามมาด้วยว่าความเร็วของโมเลกุลถูกจัดกลุ่มไว้ใกล้กับค่าที่เป็นไปได้มากที่สุด (ดูตาราง 4.1)
เนื่องจากไอโซโทรปีของอวกาศจึงมีทิศทางบวกของแกน เอ็กซ์สามารถเลือกได้โดยพลการ - ผลลัพธ์ไม่ควรขึ้นอยู่กับการเลือกทิศทางเนื่องจากเชื่อว่าทิศทางใด ๆ ในอวกาศนั้นเทียบเท่ากัน ตั้งแต่เกิดความกดดัน รถูกสร้างขึ้นโดยโมเลกุลเหล่านั้นที่เคลื่อนที่เข้าหาผนังเท่านั้น (เช่น ครึ่งหนึ่งของจำนวนโมเลกุลทั้งหมดที่มีเส้นโครงเชิงบวก ของพวกเขา),จากนั้นเมื่อคำนึงถึง (4.19) สำหรับแรงกดดันที่เราได้รับ:
ที่ไหน 
(ดูสูตร (4.11))
นิพจน์ (4.20) สามารถแก้ไขได้โดยการย้ายจากการประมาณการความเร็วโมเลกุลไปเป็นค่าสัมบูรณ์ของความเร็วเหล่านี้ อันที่จริงเนื่องจากการเคลื่อนที่ของโมเลกุลที่วุ่นวายและไอโซโทรปีของอวกาศ: 
, แต่ 
ที่ไหน:
แทนที่นิพจน์ (4.21) ลงใน (4.20) เราได้รับ:
ที่ไหน 
- พลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลในอุดมคติ
นิพจน์ (4.22) เป็นรูปแบบหนึ่งของการเขียนสมการพื้นฐานของทฤษฎีจลน์ศาสตร์โมเลกุลของก๊าซในอุดมคติ
ดังนั้นความดันของก๊าซในอุดมคติจึงเท่ากับสองในสามของความหนาแน่นเชิงปริมาตรของพลังงานจลน์เฉลี่ย (และ) การเคลื่อนที่เชิงแปลของโมเลกุล
เราได้สมการเขียนอีกรูปแบบหนึ่ง (4.22) โดยการคูณทั้งสองข้างด้วยปริมาตร 1 โมล วี เอ็มแก๊ส:
เมื่อพิจารณาแล้วว่า พีวีเอ็ม = RT(สมการ Mendeleev-Clapeyron สำหรับโมลของก๊าซ) ก เอ็นวี เอ็ม= AD =6.02 10 23 mol - เรามีเลขอาโวกาโดร RT=
= (2/3) ยังไม่มี และความสัมพันธ์จะแสดงแทน เค ก ก -นี้
ค่าคงที่ของโบลทซ์มันน์:
ก ก = 1.38 10 -23 เจ/ก. ค่าคงที่นี้มีบทบาทพื้นฐานในฟิสิกส์โมเลกุล สถิติทางกายภาพ และอุณหพลศาสตร์ ด้วยค่าคงที่ Boltzmann การแสดงออกของพลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลก๊าซหนึ่งจะถูกเขียนเป็น:
งาน ถึงъ Tการมีมิติของพลังงานเป็นหน่วยวัดพลังงานการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุล
ให้เราประเมินมูลค่า เค ъ ตสำหรับอุณหภูมิห้อง
ที่ ต* 300 เค = 1.38 10- 23 (เจ/เค) 300 เคล * 4? 10-21 เจ * « 0.026 eV = 26 meV จำได้ว่า 1 eV = 1.6 · 10 -19 J.
ทีนี้เรามาดูความสัมพันธ์ระหว่างความดันกับอุณหภูมิกันดีกว่า ในการทำเช่นนี้ เราแทนที่นิพจน์จาก (4.24) ใน (4.22) และหลังตัวย่อที่เราได้รับ:
Expression (4.25) เป็นการเขียนสมการพื้นฐานของทฤษฎีจลน์เนติกส์โมเลกุลอีกรูปแบบหนึ่ง ถ้าทั้งสองข้าง (4.25) คูณด้วยมวลของโมเลกุล ที,แล้วเราจะได้รับ: tr = ทีพีเค ขจีหรือ tr = rk ข T,โดยที่ p คือความหนาแน่นของก๊าซซึ่งหมายถึงอุณหภูมิสัมบูรณ์ ตสามารถกำหนดได้โดยนิพจน์: 
สามารถใช้นิพจน์ (4.26) เพื่อปรับเทียบเทอร์โมมิเตอร์และวัดอุณหภูมิสัมบูรณ์ได้ ตโดยความกดดัน รและความหนาแน่นของก๊าซ p
- ในบทนี้ พลังงานศักย์และพลังงานภายในจะแสดงด้วยสัญลักษณ์ U
- ที่นี่และด้านล่าง เราจะใช้สัญลักษณ์ p ซึ่งก่อนหน้านี้ใช้เพื่อแสดงถึงแรงกระตุ้น เพื่อแสดงแรงกดดัน ในอนาคตเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงการกำหนดจะระบุเป็นพิเศษ
- ในบทนี้เราจะแสดงพลังงานจลน์ด้วยตัวอักษร r
; โดยที่ขนาดของอนุภาคก๊าซถูกละเลย แรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคก๊าซจะไม่ถูกนำมาพิจารณา โดยสมมติว่าพลังงานจลน์เฉลี่ยของอนุภาคนั้นมากกว่าพลังงานของปฏิกิริยาของพวกมันมากและเชื่อกันว่าการชนของก๊าซ อนุภาคซึ่งกันและกันและกับผนังของภาชนะนั้นมีความยืดหยุ่นอย่างแน่นอน
มีแบบจำลองของก๊าซในอุดมคติแบบคลาสสิก ซึ่งมีคุณสมบัติอธิบายตามกฎของฟิสิกส์คลาสสิก และแบบจำลองของก๊าซในอุดมคติแบบควอนตัมซึ่งเป็นไปตามกฎของกลศาสตร์ควอนตัม แบบจำลองก๊าซในอุดมคติทั้งสองแบบใช้ได้กับก๊าซคลาสสิกจริงและก๊าซควอนตัมในปริมาณที่เพียงพอ อุณหภูมิสูงและการปลดปล่อย
ในแบบจำลองก๊าซอุดมคติคลาสสิก ก๊าซถือเป็นกลุ่มของอนุภาค (โมเลกุลที่เหมือนกัน) จำนวนมาก ซึ่งมีขนาดน้อยมาก ก๊าซถูกห่อหุ้มอยู่ในภาชนะ และในสภาวะสมดุลทางความร้อน ไม่มีการเคลื่อนไหวใดๆ เกิดขึ้นด้วยตาเปล่า นั่นคือเป็นก๊าซที่พลังงานปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลน้อยกว่าพลังงานจลน์อย่างมีนัยสำคัญและปริมาตรรวมของโมเลกุลทั้งหมดน้อยกว่าปริมาตรของภาชนะอย่างมาก โมเลกุลเคลื่อนที่ตามกฎของกลศาสตร์คลาสสิกโดยเป็นอิสระจากกัน และมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันเฉพาะในระหว่างการชนเท่านั้น ซึ่งเป็นลักษณะของการกระแทกแบบยืดหยุ่น ความดันของก๊าซในอุดมคติบนผนังของถังเท่ากับผลรวมของแรงกระตุ้นที่ถ่ายโอนต่อหน่วยเวลาโดยอนุภาคแต่ละตัวในระหว่างการชนกับผนัง และพลังงานคือผลรวมของพลังงานของอนุภาคแต่ละตัว
สถานะของก๊าซในอุดมคตินั้นมีปริมาณมหภาคสามประการ: ป- ความดัน, วี- ปริมาณ, ต- อุณหภูมิ. จากแบบจำลองก๊าซในอุดมคติ กฎการทดลองที่สร้างขึ้นก่อนหน้านี้จากการทดลอง (กฎบอยล์-มาริออตต์ กฎเกย์-ลูสแซก กฎชาร์ลส์ กฎอะโวกาโดร) ได้มาจากทฤษฎี แบบจำลองนี้เป็นพื้นฐานของแนวคิดเกี่ยวกับจลน์ศาสตร์ของโมเลกุล (ดูทฤษฎีจลน์ของก๊าซ)
ความสัมพันธ์ที่สร้างขึ้นจากการทดลองระหว่างความดัน ปริมาตร และอุณหภูมิของก๊าซนั้นประมาณไว้โดยสมการแคลเปรอง ซึ่งจะสมบูรณ์ยิ่งขึ้นเมื่อคุณสมบัติของก๊าซเข้าใกล้อุดมคติมากขึ้นเท่านั้น ก๊าซในอุดมคติแบบคลาสสิกเป็นไปตามสมการสถานะของแคลเปรอง พี = เอ็นเคที, ที่ไหน ร- ความดัน, n- จำนวนอนุภาคต่อหน่วยปริมาตร เค- ค่าคงที่ของ Boltzmann ต- อุณหภูมิสัมบูรณ์ สมการสถานะและกฎของอาโวกาโดรเป็นสมการแรกที่เชื่อมโยงคุณลักษณะมหภาคของก๊าซ เช่น ความดัน อุณหภูมิ มวล กับมวลของโมเลกุล
ในก๊าซอุดมคติซึ่งโมเลกุลไม่มีปฏิกิริยาต่อกัน พลังงานของก๊าซทั้งหมดคือผลรวมของพลังงานของแต่ละโมเลกุล และสำหรับหนึ่งโมลของก๊าซเชิงเดี่ยวของพลังงานนี้ ยู =3/2(RT), ที่ไหน ร- ค่าคงที่ก๊าซสากล ปริมาณนี้ไม่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของแก๊สโดยรวม แต่เป็นพลังงานภายในของแก๊ส สำหรับก๊าซไม่เหมาะ พลังงานภายในคือผลรวมของพลังงานของแต่ละโมเลกุลและพลังงานของปฏิกิริยาระหว่างกัน
อนุภาคของก๊าซอุดมคติคลาสสิกมีการกระจายพลังงานตามการกระจายของโบลต์ซมันน์ (ดูสถิติของโบลต์ซมันน์)
แบบจำลองก๊าซในอุดมคติสามารถใช้ในการศึกษาก๊าซจริงได้ เนื่องจากอยู่ภายใต้สภาวะที่ใกล้เคียงกับปกติหรือต่ำกว่าด้วย แรงกดดันต่ำและอุณหภูมิสูง ก๊าซจริงมีคุณสมบัติใกล้เคียงกับก๊าซในอุดมคติ
ในฟิสิกส์ยุคใหม่ แนวคิดเรื่องก๊าซในอุดมคติใช้เพื่ออธิบายอนุภาคและอนุภาคกึ่งอนุภาค โบซอน และเฟอร์มิออนที่มีปฏิกิริยาโต้ตอบน้อย ด้วยการแก้ไขโดยคำนึงถึงปริมาตรภายในของโมเลกุลก๊าซและแรงระหว่างโมเลกุลที่กระทำ เราสามารถมุ่งไปสู่ทฤษฎีของก๊าซจริงได้
เมื่ออุณหภูมิลดลง ตก๊าซหรือการเพิ่มความหนาแน่น n จนถึงค่าหนึ่ง คุณสมบัติของคลื่น (ควอนตัม) ของอนุภาคก๊าซในอุดมคติจะมีนัยสำคัญ การเปลี่ยนจากก๊าซอุดมคติคลาสสิกไปเป็นก๊าซควอนตัมเกิดขึ้นที่ค่าดังกล่าว ตและ nซึ่งความยาวของคลื่นเดอบรอกลีของอนุภาคที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วตามลำดับความร้อนนั้นเทียบได้กับระยะห่างระหว่างอนุภาค
ในกรณีควอนตัม ก๊าซในอุดมคติแบ่งออกเป็นสองประเภท: หากอนุภาคของก๊าซประเภทหนึ่งมีการหมุนเท่ากับความสามัคคี สถิติของโบส - ไอน์สไตน์จะถูกนำไปใช้กับพวกมัน หากอนุภาคมีการหมุนเท่ากับ Ѕ จากนั้นจึงใช้สถิติ Fermi-Dirac การประยุกต์ใช้ทฤษฎีก๊าซในอุดมคติ Fermi-Dirac กับอิเล็กตรอนในโลหะ ทำให้สามารถอธิบายคุณสมบัติหลายประการของสถานะโลหะได้
ก๊าซในอุดมคติเป็นแบบจำลองทางทฤษฎีของก๊าซโดยละเลยขนาดและปฏิกิริยาของอนุภาคก๊าซ และพิจารณาเฉพาะการชนแบบยืดหยุ่นเท่านั้น
แบบจำลองก๊าซในอุดมคติถูกเสนอในปี พ.ศ. 2390 โดยเจ. เหราพัฒน์ จากแบบจำลองนี้ ได้มาตามหลักทฤษฎี กฎหมายก๊าซ(กฎบอยล์-มาริโอต, กฎเกย์-ลุสแซก, กฎชาร์ลส์, กฎอโวกาโดร) ซึ่งก่อนหน้านี้ได้มีการจัดทำขึ้นโดยการทดลอง แบบจำลองก๊าซในอุดมคติเป็นพื้นฐานสำหรับทฤษฎีจลน์ศาสตร์โมเลกุลของก๊าซ
กฎพื้นฐานของก๊าซในอุดมคติคือ สมการของรัฐและ กฎของอาโวกาโดรซึ่งเป็นครั้งแรกที่ลักษณะมหภาคของก๊าซ (ความดัน อุณหภูมิ มวล) มีความสัมพันธ์กับมวลของโมเลกุล (สมการ Mendeleev-Clapeyron หรือสมการสถานะของก๊าซในอุดมคติ)
ใน โมเดลที่ง่ายที่สุดโมเลกุลของก๊าซถือเป็นลูกบอลแข็งที่มีมวลขนาดเล็กมาก การเคลื่อนที่ของโมเลกุลแต่ละตัวเป็นไปตามกฎกลศาสตร์ของนิวตัน แน่นอนว่าไม่ใช่ทุกกระบวนการในก๊าซทำให้บริสุทธิ์สามารถอธิบายได้โดยใช้แบบจำลองดังกล่าว แต่สามารถคำนวณความดันก๊าซได้โดยใช้แบบจำลองดังกล่าว
2. สมการ MKT พื้นฐาน
§ ก๊าซในอุดมคติเพื่ออธิบายคุณสมบัติของสสารในสถานะก๊าซ จะใช้แบบจำลองก๊าซในอุดมคติ แบบจำลองก๊าซในอุดมคติจะถือว่าสิ่งต่อไปนี้: โมเลกุลมีปริมาตรเล็กน้อยมากเมื่อเทียบกับปริมาตรของถัง ไม่มีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล และเมื่อโมเลกุลชนกันและกับผนังของถัง แรงผลักจะกระทำ
§ แรงดันแก๊สในอุดมคติหนึ่งในคนแรกและ ความสำเร็จที่สำคัญทฤษฎีจลน์ศาสตร์ของโมเลกุลเป็นการอธิบายเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณของปรากฏการณ์แรงดันแก๊สบนผนังของภาชนะ
§ คำอธิบายเชิงคุณภาพเกี่ยวกับแรงดันแก๊สคือ โมเลกุลของก๊าซในอุดมคติเมื่อชนกับผนังของภาชนะ จะมีปฏิกิริยากับพวกมันตามกฎของกลศาสตร์เสมือนเป็นวัตถุที่ยืดหยุ่น เมื่อโมเลกุลชนกับผนังของภาชนะ การฉายภาพของเวกเตอร์ความเร็วบนแกน โอ้,ตั้งฉากกับผนัง เปลี่ยนเครื่องหมายไปในทิศทางตรงกันข้าม แต่ยังคงมีขนาดคงที่
§ ในระหว่างการชน โมเลกุลจะกระทำบนผนังด้วยแรงที่เท่ากันตามกฎข้อที่สามของนิวตันกับแรงที่มีขนาดและมีทิศทางตรงกันข้าม
§ มีโมเลกุลของก๊าซจำนวนมาก และผลกระทบต่อผนังตามมาด้วยความถี่ที่สูงมาก ค่าเฉลี่ยของผลรวมทางเรขาคณิตของแรงที่กระทำต่อแต่ละโมเลกุลระหว่างการชนกับผนังของถังคือแรงดันแก๊ส แรงดันแก๊สเท่ากับอัตราส่วนของโมดูลัสแรงกดต่อพื้นที่ผนัง ส:
§ จากการใช้หลักการพื้นฐานของทฤษฎีจลน์ของโมเลกุล จะได้สมการที่ทำให้สามารถคำนวณความดันก๊าซได้หากทราบมวล ม 0 โมเลกุลของก๊าซ ซึ่งเป็นค่าเฉลี่ยของความเร็วยกกำลังสองของโมเลกุลและความเข้มข้น nโมเลกุล:
§ สมการนี้เรียกว่า สมการพื้นฐานของทฤษฎีจลน์ศาสตร์โมเลกุล
แสดงถึงค่าเฉลี่ยของพลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่เชิงการแปลของโมเลกุลของก๊าซในอุดมคติ:
3. แรงดันแก๊ส
ความดันคือแรงต่อหน่วยพื้นที่
ความดันของก๊าซเป็นผลมาจากการที่โมเลกุลของมันชนกับผนังภาชนะ
แรงดันแก๊ส Mendeleev - สมการของ Clayperon
แรงดันแก๊ส สมการเคลย์เพรอน
กฎหมายก๊าซแบบครบวงจร (ที่ m-const)
ตั๋วหมายเลข 25
ของแข็งบริสุทธิ์ในสถานะปกติคือผลึกที่มีการเรียงลำดับหน่วยโครงสร้างเกือบทั้งหมด ได้แก่ อะตอม ไอออน หรือโมเลกุล รู้จักของแข็งอสัณฐานกลุ่มเล็กๆ เช่น แก้ว เรซิน พลาสติก ฯลฯ ซึ่งส่วนประกอบ (โมเลกุลขนาดใหญ่หรือมาโครไอออน) แทบไม่มีการเรียงลำดับเลย ของแข็งอสัณฐานถือได้ว่าเป็นของเหลวเย็นยิ่งยวดซึ่งมีความหนืดสูงมาก พวกเขาไม่มีตาข่ายคริสตัลสั่งไม่มีจุดหลอมเหลวเฉพาะ แต่ละลายในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง พวกมันเป็นแบบไอโซโทรปิก มันหมายความว่าอย่างนั้น คุณสมบัติทางกายภาพสารดังกล่าวไม่มีการเปลี่ยนแปลงในทุกทิศทาง
ซึ่งแตกต่างจากวัตถุอสัณฐานและของเหลวในผลึกมีลำดับระยะยาวในการจัดเรียงอะตอมของวัตถุที่เป็นของแข็งดังที่แสดงในแผนภาพ อะตอมในกรณีนี้จะอยู่ที่โหนดของตารางเชิงพื้นที่ปกติ (โครงตาข่ายคริสตัล) สำหรับทิศทางใดๆ ในปริภูมิ A, B, C, D, E, ... ที่ผ่านจุดศูนย์กลางของอะตอม ระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางของอะตอมที่อยู่ใกล้เคียง 2 อะตอมยังคงไม่เปลี่ยนแปลงตลอดทั้งเส้น แต่จะแตกต่างกันสำหรับเส้นที่ต่างกัน ด้วยเหตุนี้ คุณสมบัติทางกายภาพ (ยืดหยุ่น เชิงกล ความร้อน ไฟฟ้า แม่เหล็ก ออปติคัล ฯลฯ โดยทั่วไปจะแตกต่างกันในทิศทางที่ต่างกัน คุณสมบัติที่ไม่เท่ากันของคริสตัลในทิศทางที่ต่างกันเรียกว่าแอนไอโซโทรปี
ตั๋วหมายเลข 26
ผลกระทบทางกลภายนอกต่อร่างกายทำให้เกิดการกระจัดของอะตอมจากตำแหน่งสมดุล และนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงรูปร่างและปริมาตรของร่างกาย เช่น ทำให้เกิดการเสียรูป ประเภทของการเสียรูปที่ง่ายที่สุดคือแรงดึงและแรงอัด เคเบิลของเครน เคเบิลคาร์ สายลากจูง และเชือกจะประสบกับความตึงเครียด เครื่องดนตรี. ผนังและฐานรากของอาคารถูกบีบอัด การดัดงอเกิดขึ้นได้จากคานพื้นในอาคารและสะพาน การบิดงอเกิดขึ้นจากการบีบอัดและการเปลี่ยนรูปจากแรงตึง ซึ่งแตกต่างกันไปตามส่วนต่างๆ ของร่างกาย
ความเครียดและความเครียดการเสียรูปของแรงอัดและแรงดึงสามารถแสดงลักษณะเฉพาะได้ด้วยการยืดตัวแบบสัมบูรณ์ ∆ลิตรเท่ากับความแตกต่างของความยาวตัวอย่างก่อนยืด ลิตร 0และหลังจากนั้น ล :
การยืดตัวโดยสัมบูรณ์ของแรงดึงเป็นบวก และการบีบอัดจะเป็นค่าลบ
เรียกว่าอัตราส่วนของการยืดตัวสัมบูรณ์ต่อความยาวของตัวอย่าง การยืดตัวสัมพัทธ์ :
เมื่อร่างกายเสียรูป แรงยืดหยุ่นจะเกิดขึ้น ปริมาณทางกายภาพเท่ากับอัตราส่วนของโมดูลัสของแรงยืดหยุ่นต่อพื้นที่หน้าตัดของร่างกายเรียกว่า ความเครียดทางกล :
หน่วย SI ของความเค้นเชิงกลคือ ปาสคาล(ป้า). .
ประเภทที่ง่ายที่สุดของการเสียรูปของร่างกายโดยรวม:
§ แรงอัด
§ แรงบิด
ในกรณีในทางปฏิบัติส่วนใหญ่ การเสียรูปที่สังเกตได้คือการรวมกันของการเสียรูปง่ายๆ หลายอย่างพร้อมกัน อย่างไรก็ตาม ท้ายที่สุดแล้ว การเสียรูปใดๆ สามารถลดลงเหลือเพียงสองสิ่งที่ง่ายที่สุด: ความตึง (หรือแรงอัด) และแรงเฉือน
ตั๋วหมายเลข 27
การหลอมเป็นกระบวนการเปลี่ยนสารจากสถานะผลึกแข็งไปเป็นของเหลว การหลอมละลายเกิดขึ้นที่อุณหภูมิคงที่โดยมีการดูดซับความร้อน ความคงตัวของอุณหภูมิอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าในระหว่างการหลอมละลาย ความร้อนทั้งหมดที่ให้ไปจะไปรบกวนการจัดเรียงอะตอม (โมเลกุล) ในเชิงพื้นที่ปกติในโครงตาข่ายคริสตัล ในกรณีนี้ ระยะห่างเฉลี่ยระหว่างอะตอมและแรงปฏิสัมพันธ์จึงเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย จุดหลอมเหลวของคริสตัลที่กำหนด? ลักษณะสำคัญ แต่ไม่ใช่ค่าคงที่ แต่ขึ้นอยู่กับแรงกดดันภายนอกที่เกิดการหลอมละลาย สำหรับผลึกส่วนใหญ่ (ยกเว้นน้ำและโลหะผสมบางชนิด) อุณหภูมิหลอมละลายจะเพิ่มขึ้นตามความดันภายนอกที่เพิ่มขึ้น เนื่องจากการเคลื่อนอะตอมออกจากกันที่ความดันสูงกว่าต้องใช้พลังงานของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนมากขึ้น กล่าวคือ อุณหภูมิที่สูงขึ้น
ความร้อนจำเพาะของฟิวชัน- ปริมาณความร้อนที่ต้องมอบให้กับมวลหนึ่งหน่วยของสารผลึกในกระบวนการสมดุลไอโซบาริก-ไอโซเทอร์มอลเพื่อถ่ายโอนจากสถานะของแข็ง (ผลึก) ไปเป็นของเหลว (ความร้อนในปริมาณเท่ากันจะถูกปล่อยออกมาในระหว่างการตกผลึก ของสาร)
ความร้อนของฟิวชัน - กรณีพิเศษความร้อนของการเปลี่ยนเฟสลำดับที่หนึ่ง
ความแตกต่างเกิดขึ้นระหว่างความร้อนจำเพาะของฟิวชัน (J/kg) และความร้อนของโมลาร์ (J/mol)
ความร้อนจำเพาะของฟิวชันจะแสดงด้วยตัวอักษร (อักษรกรีก แลมบ์ดา) สูตรคำนวณความร้อนจำเพาะของฟิวชัน: โดยที่ คือความร้อนจำเพาะของฟิวชัน คือปริมาณความร้อนที่สารได้รับระหว่างการหลอมละลาย (หรือปล่อยออกมาระหว่างการตกผลึก) คือมวลของสารที่หลอมละลาย (ตกผลึก)
ตั๋วหมายเลข 28
อุณหพลศาสตร์- สาขาวิชาฟิสิกส์ที่ศึกษาความสัมพันธ์และการเปลี่ยนแปลงของความร้อนและพลังงานรูปแบบอื่นๆ อุณหพลศาสตร์เคมี ซึ่งศึกษาการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและเคมีที่เกี่ยวข้องกับการปล่อยหรือการดูดซับความร้อน เช่นเดียวกับวิศวกรรมความร้อน ได้กลายเป็นสาขาวิชาที่แยกจากกัน
ในอุณหพลศาสตร์ เราไม่ได้เกี่ยวข้องกับแต่ละโมเลกุล แต่เกี่ยวข้องกับวัตถุขนาดมหภาคที่ประกอบด้วยอนุภาคจำนวนมาก วัตถุเหล่านี้เรียกว่าระบบเทอร์โมไดนามิกส์ ในอุณหพลศาสตร์ ปรากฏการณ์ทางความร้อนอธิบายได้ด้วยปริมาณมหภาค เช่น ความดัน อุณหภูมิ ปริมาตร ... ซึ่งไม่สามารถใช้ได้กับแต่ละโมเลกุลและอะตอม
ใน ฟิสิกส์เชิงทฤษฎีพร้อมด้วยอุณหพลศาสตร์เชิงปรากฏการณ์วิทยาซึ่งศึกษาปรากฏการณ์วิทยาของกระบวนการทางความร้อน ยังมีอุณหพลศาสตร์เชิงสถิติซึ่งถูกสร้างขึ้นเพื่อเหตุผลทางกลของอุณหพลศาสตร์และเป็นหนึ่งในสาขาแรกๆ ของฟิสิกส์สถิติ
.กำลังภายในร่างกาย (แสดงเป็น E หรือ U) คือผลรวมของพลังงานของปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลและการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุล พลังงานภายในเป็นหน้าที่เฉพาะของสถานะของระบบ ซึ่งหมายความว่าเมื่อใดก็ตามที่ระบบพบว่าตัวเองอยู่ในสถานะที่กำหนด พลังงานภายในของระบบจะรับค่าที่มีอยู่ในสถานะนี้ โดยไม่คำนึงถึงประวัติของระบบก่อนหน้านี้ ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในระหว่างการเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่งจะเท่ากับความแตกต่างระหว่างค่าในสถานะสุดท้ายและสถานะเริ่มต้นเสมอ โดยไม่คำนึงถึงเส้นทางที่การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้น
พลังงานภายในของร่างกายไม่สามารถวัดได้โดยตรง คุณสามารถระบุการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในเท่านั้น:
§ - นำมาสู่ร่างกาย ความร้อน, วัดใน จูล
§ - งานกระทำโดยร่างกายต่อแรงภายนอก วัดเป็นจูล
สูตรนี้เป็นนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์
สำหรับ กระบวนการกึ่งคงที่ความสัมพันธ์ดังต่อไปนี้ถือ:
§ - อุณหภูมิ, วัดใน เคลวิน
§ - เอนโทรปีวัดเป็นจูล/เคลวิน
§ - ความดัน, วัดใน ปาสคาล
§ - ศักยภาพทางเคมี
§ - จำนวนอนุภาคในระบบ
โมเลกุลถือได้ว่าเป็นระบบของจุดวัสดุ (อะตอม) ที่ทำการเคลื่อนที่ทั้งแบบแปลและแบบหมุน เมื่อศึกษาการเคลื่อนไหวของร่างกายจำเป็นต้องทราบตำแหน่งของมันสัมพันธ์กับระบบพิกัดที่เลือก เพื่อจุดประสงค์นี้ จึงมีการนำแนวคิดเรื่องระดับความเป็นอิสระของร่างกายมาใช้ จำนวนพิกัดอิสระที่กำหนดตำแหน่งของร่างกายในอวกาศโดยสมบูรณ์เรียกว่าจำนวนองศาอิสระของร่างกาย
เมื่อจุดเคลื่อนที่ไปตามเส้นตรง เพื่อประมาณตำแหน่งของจุดนั้น คุณจำเป็นต้องรู้พิกัดหนึ่งพิกัด นั่นคือ จุดหนึ่งมีอิสระระดับหนึ่ง หากจุดที่เคลื่อนที่อยู่บนระนาบ ตำแหน่งนั้นจะมีลักษณะเป็นพิกัดสองพิกัด ในกรณีนี้ จุดนั้นมีระดับความเป็นอิสระสองระดับ ตำแหน่งของจุดในอวกาศถูกกำหนดโดย 3 พิกัด จำนวนระดับความเป็นอิสระมักจะแสดงด้วยตัวอักษร i โมเลกุลที่ประกอบด้วยอะตอมธรรมดาถือเป็นจุดวัสดุและมีระดับความเป็นอิสระสามระดับ (อาร์กอน ฮีเลียม)
ตั๋วหมายเลข 29
| ทำงานในอุณหพลศาสตร์ | |
| ในอุณหพลศาสตร์ การเคลื่อนไหวของร่างกายโดยรวมไม่ได้รับการพิจารณา และเรากำลังพูดถึงการเคลื่อนไหวของส่วนต่างๆ ของร่างกายขนาดมหภาคที่สัมพันธ์กัน เมื่องานเสร็จสิ้น ปริมาตรของร่างกายจะเปลี่ยนไป แต่ความเร็วยังคงเป็นศูนย์ แต่ ความเร็วอณูของร่างกายเปลี่ยนไป! ดังนั้นอุณหภูมิของร่างกายจึงเปลี่ยนแปลง เหตุผลก็คือเมื่อชนกับลูกสูบที่กำลังเคลื่อนที่ (การอัดแก๊ส) พลังงานจลน์ของโมเลกุลจะเปลี่ยนไป - ลูกสูบจะปล่อยพลังงานกลบางส่วนไป เมื่อชนกับลูกสูบถอย (การขยายตัว) ความเร็วของโมเลกุลจะลดลงและก๊าซจะเย็นตัวลง เมื่อทำงานในอุณหพลศาสตร์สถานะของวัตถุขนาดมหภาคจะเปลี่ยนไป: ปริมาตรและอุณหภูมิ | |
| - แรงที่กระทำต่อก๊าซจากลูกสูบ A คือการทำงานของแรงภายนอกในการอัดแก๊ส - แรงที่กระทำต่อลูกสูบจากด้านแก๊ส A" คืองานของแก๊สโดยการขยายตัว = - - ตามกฎข้อที่ 3 ของนิวตัน ดังนั้น: A = - A" = pS โดยที่ p คือความดัน S คือพื้นที่ของลูกสูบ หากก๊าซขยายตัว: Dh=h 2 - h 1 - การเคลื่อนที่ของลูกสูบ วี 1 = ช 1 ; วี 2 =ช 2 |  |
ความหมายทางกายภาพของค่าคงที่ของก๊าซโมล ปล่อยให้ก๊าซในอุดมคติเกิดการเปลี่ยนแปลงแบบไอโซบาริกจากสถานะที่ 1 ไปเป็นสถานะที่ 2 ความดันในทั้งสองสถานะเท่ากัน ให้เราแสดงแทนมัน พี. สำหรับรัฐใดๆ สมการคลาเปรอง-เมนเดเลเยฟใช้ได้ ดังนั้นเราจึงเขียนได้:
หน้า 1 V 1 = RT 1และ หน้า 2 V 2 = RT 2.
มาดูงานที่ทำโดยแก๊สกันดีกว่า:
A = p V = p(V 2 – V 1) = pV 2 – pV 1.
ให้เราทดแทนความสัมพันธ์ที่ได้รับข้างต้นแล้ว:
A = RT 2 – RT 1 = R(T 2 – T 1).
การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอยู่ในวงเล็บ ดังนั้นในที่สุดเราก็ได้:
หากมีก๊าซหนึ่งโมลและอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงเป็น 1 K งานจะเท่ากับค่าคงที่ของก๊าซโมล
ค่าคงที่ของก๊าซโมลาร์เป็นตัวเลขเท่ากับงานที่ทำโดยก๊าซในอุดมคติหนึ่งโมล เมื่อได้รับความร้อนแบบไอโซบาริคัล 1 K.
ตั๋วหมายเลข 30
1.การถ่ายเทความร้อน ทางกายภาพกระบวนการถ่ายโอน พลังงานความร้อนจากวัตถุที่ร้อนกว่าไปยังวัตถุที่เย็นกว่าโดยตรง (โดยการสัมผัส) หรือผ่านฉากกั้น (ร่างกายหรือสิ่งแวดล้อม) ที่แยกจากกันที่ทำจากวัสดุใด ๆ เมื่อร่างกายของระบบหนึ่งแตกต่างกัน อุณหภูมิแล้วมันก็เกิดขึ้น การถ่ายโอนพลังงานความร้อนหรือการถ่ายเทความร้อนจากร่างกายหนึ่งไปยังอีกร่างกายหนึ่งก่อนเกิดอาการ สมดุลทางอุณหพลศาสตร์. การถ่ายเทความร้อนที่เกิดขึ้นเอง เสมอเกิดขึ้นจากร่างกายที่ร้อนกว่าไปสู่ร่างกายที่เย็นกว่าซึ่งเป็นผลตามมา กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์
2. การถ่ายเทความร้อนแบบง่าย (พื้นฐาน) มีทั้งหมดสามประเภท:
§ การนำความร้อน
§ การพาความร้อน
§ การแผ่รังสีความร้อน
นอกจากนี้ยังมี ประเภทต่างๆการถ่ายเทความร้อนเชิงซ้อนซึ่งเป็นการรวมกันของประเภทเบื้องต้น สิ่งสำคัญ:
§ การถ่ายเทความร้อน (การแลกเปลี่ยนความร้อนแบบพาความร้อนระหว่างการไหลของของเหลวหรือก๊าซกับพื้นผิวของของแข็ง)
§ การถ่ายเทความร้อน (การแลกเปลี่ยนความร้อนจากของเหลวร้อนเป็นของเหลวเย็นผ่านผนังที่แยกออกจากกัน)
§ การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อน (การถ่ายเทความร้อนแบบรวมโดยการแผ่รังสีและการพาความร้อน)
§ การพาความร้อนด้วยความร้อน
ตั๋วหมายเลข 35
เครื่องยนต์ร้อน
เครื่องยนต์ความร้อนแปลงพลังงานภายในส่วนหนึ่งของระบบให้เป็นพลังงานกลและด้วยเหตุนี้จึงทำงานทางกล.
เพื่อให้เครื่องยนต์ความร้อนทำงานได้ จะต้องมีตัวถังสามชิ้น: เครื่องทำความร้อน สารทำงาน และตู้เย็น (รูปที่ 5.1)
เครื่องยนต์ความร้อนทำงานเป็นรอบ เมื่อได้รับความร้อนจากเครื่องทำความร้อนจำนวนหนึ่งแล้ว คำถามที่ 1, สารทำงาน, ขยายตัว, ทำงานทางกล กจากนั้นกลับสู่สถานะเดิม - บีบอัดในขณะที่ความร้อนส่วนที่ยังไม่ได้ใช้ คำถามที่ 2มันมอบให้กับตู้เย็น
ข้าว. 5.1.
งานต่อรอบเท่ากับ:
ก = คำถามที่ 1 – คำถามที่ 2,
และประสิทธิภาพ เครื่องยนต์ความร้อนคำนวณโดยสูตร:
ครั้งแรก เครื่องยนต์ไอน้ำประสิทธิภาพ ไม่เกิน 10–15% ประสิทธิภาพ กังหันไอน้ำสมัยใหม่ที่ใช้ในโรงไฟฟ้ามีสัดส่วนเกือบ 25% ในขณะที่กังหันก๊าซมีสัดส่วนถึง 50% เครื่องยนต์สันดาปภายในมีประสิทธิภาพ 40–45% และสำหรับเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทคือ 60–70%
เป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างเครื่องยนต์ความร้อนที่จะแปลงความร้อนทั้งหมดที่ได้รับจากเครื่องทำความร้อนให้เป็นงานทางกล.
นี่เป็นสูตรทางเลือก กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์.
ส่งผลงานดีๆ ของคุณในฐานความรู้ได้ง่ายๆ ใช้แบบฟอร์มด้านล่าง
นักศึกษา นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ ที่ใช้ฐานความรู้ในการศึกษาและการทำงาน จะรู้สึกขอบคุณเป็นอย่างยิ่ง
โพสต์เมื่อ http://www.allbest.ru/
การแนะนำ
1. หลักการพื้นฐานของทฤษฎีจลน์ศาสตร์ระดับโมเลกุลของก๊าซในอุดมคติ เหตุผลเชิงทดลอง
2. ขนาดโมเลกุล
3. พารามิเตอร์ไมโครและมาโครของระบบ
4. สมการพื้นฐานของทฤษฎีจลน์ศาสตร์โมเลกุลของก๊าซในอุดมคติสำหรับความดัน
5. ความเร็วของโมเลกุลก๊าซ
6. พลังงานของการเคลื่อนที่เชิงแปลของโมเลกุลก๊าซ
7. สมการสถานะของก๊าซในอุดมคติ - สมการ Mendeleev-Clapeyron
8. กฎหมายก๊าซทดลอง ความดันของส่วนผสมของก๊าซในอุดมคติ (กฎของดาลตัน)
บทสรุป
วรรณกรรม
การแนะนำ
ทฤษฎีจลน์ศาสตร์ระดับโมเลกุลอธิบายคุณสมบัติของระบบมหภาค (สาร) ตามกลศาสตร์ทางสถิติและแนวคิดเกี่ยวกับโครงสร้างโมเลกุลของสสาร ใน ส่วนนี้คุณสมบัติของก๊าซจะพิจารณาตามทฤษฎีจลน์ศาสตร์ของโมเลกุล ในกรณีนี้ ก๊าซในอุดมคติจะถูกนำมาใช้เป็นแบบจำลองของก๊าซจริง
ก๊าซในอุดมคติ - นี่คือแบบจำลองก๊าซที่ไม่คำนึงถึงปฏิกิริยาของอนุภาคก๊าซ (อะตอม โมเลกุล) เช่น พลังงานจลน์เฉลี่ยของอนุภาคนั้นมากกว่าพลังงานศักย์ของการโต้ตอบกันมาก
ก๊าซในอุดมคติคือก๊าซที่มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลเพียงเล็กน้อยเพราะว่า โมเลกุลจะอยู่ห่างจากกัน ในความเป็นจริง ก๊าซที่ทำให้บริสุทธิ์นั้นใกล้เคียงกับก๊าซในอุดมคติ ตัวแปรหลักของก๊าซในอุดมคติคือ ความดัน ปริมาตร และอุณหภูมิ แรงดันแก๊สเกิดจากการชนกันของโมเลกุลกับผนังภาชนะและเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น
ในทางกลศาสตร์ เราพิจารณาการเคลื่อนที่ของวัตถุ ในกรณีนี้ เราแสดงวัตถุเป็นจุดวัสดุหรือวัตถุแข็งอย่างแน่นอน โครงสร้างภายในของร่างกายไม่ได้ถูกพิจารณาเลย
แต่ในหลายกรณีก็ไม่สามารถละเลยโครงสร้างภายในของร่างกายได้ ตัวอย่างเช่น ชั้นบรรยากาศของโลกโดยรวมเคลื่อนที่ไปพร้อมกับมันในอวกาศ แต่ผู้อยู่อาศัยในโลกรู้ดีว่าชั้นบรรยากาศอยู่ไกลจากสภาวะคงที่ กระบวนการที่ซับซ้อนเกิดขึ้นในนั้น - ปรากฏการณ์บรรยากาศซึ่งกำหนดโดยการเคลื่อนที่และอันตรกิริยาของอนุภาคที่ก่อตัวในชั้นบรรยากาศ
ดังนั้นบ่อยครั้งที่ฟิสิกส์ต้องอธิบายปรากฏการณ์ที่ไม่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวของร่างกายโดยรวม แต่เป็นการเคลื่อนไหวของอนุภาคขนาดเล็กที่ก่อตัวขึ้นและปฏิสัมพันธ์ของพวกมัน ในกรณีเช่นนี้ จำเป็นต้องอธิบายโครงสร้างภายในของร่างกาย การเคลื่อนไหวของอนุภาคที่ก่อตัวเป็นร่างกาย
เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าร่างกายทั้งหมดประกอบด้วยโมเลกุลจำนวนมหาศาล ตัวอย่างเช่นในก๊าซ 1 ซม. 3 ที่ อุณหภูมิห้องและความดันบรรยากาศประกอบด้วยโมเลกุลประมาณ 10 19 โมเลกุล วัตถุที่ประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กจำนวนใกล้เคียงกันมักเรียกว่าระบบมาโคร
เป็นไปไม่ได้ที่จะอธิบายการเคลื่อนที่ของอนุภาคจำนวนหนึ่งตามแนวทางแบบไดนามิก ประการแรก ในทางปฏิบัติเป็นไปไม่ได้เลยที่จะแก้ระบบสมการ 10 19 สมการที่รวบรวมตามกฎข้อที่สองของนิวตัน ประการที่สอง เป็นไปไม่ได้ที่จะระบุตำแหน่งเริ่มต้นและความเร็วเริ่มต้นของโมเลกุลทั้งหมดของร่างกาย ซึ่งทำให้ปัญหาโดยพื้นฐานไม่สามารถแก้ไขได้ภายใน กรอบของแนวทางแบบไดนามิก
อย่างไรก็ตามอนุภาคของสสารมีปฏิกิริยาต่อกัน (เช่นโมเลกุลของก๊าซชนกันตลอดเวลา) แลกเปลี่ยนพลังงานและแรงกระตุ้นแบบสุ่มซึ่งเป็นผลมาจากรูปแบบทางสถิติเริ่มปรากฏในพฤติกรรมของพวกมัน นี่แสดงให้เห็นในความจริงที่ว่าพฤติกรรมของระบบในช่วงกว้างไม่ได้ขึ้นอยู่กับค่าที่แน่นอนของพิกัดเริ่มต้นและความเร็วของอนุภาคของระบบมาโคร เมื่อปล่อยทิ้งไว้ให้ตัวเอง ระบบมาโครจะเข้าสู่สภาวะสมดุลโดยธรรมชาติ ซึ่งขึ้นอยู่กับจำนวนอนุภาคในระบบมหภาคและพลังงานทั้งหมด ดังนั้นจึงใช้เพื่ออธิบายระบบมาโคร กลศาสตร์ทางสถิติซึ่งศึกษาพฤติกรรมของระบบมาโครโดยพิจารณาจากคุณสมบัติของอนุภาคที่ก่อตัวและปฏิสัมพันธ์ระหว่างกัน
ฉันสนใจมาตลอดว่ากระบวนการใดที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้ที่เกิดขึ้นเอง ส่วนผสมที่ติดไฟได้ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน
1. ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับโมเลกุล- ทฤษฎีจลน์ศาสตร์ก๊าซในอุดมคติเหตุผลเชิงทดลอง
ตามทฤษฎีจลน์ศาสตร์ของโมเลกุล สารทั้งหมดประกอบด้วยอนุภาคเล็กๆ นั่นคือโมเลกุล โมเลกุลมีการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องและมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกัน โมเลกุลเป็นอนุภาคที่เล็กที่สุดของสารที่มีคุณสมบัติทางเคมี โมเลกุลประกอบด้วยอนุภาคที่ง่ายกว่านั่นคืออะตอม องค์ประกอบทางเคมี. โมเลกุลของสารต่าง ๆ มีองค์ประกอบของอะตอมต่างกัน
โมเลกุลมีพลังงานจลน์ W kin และในเวลาเดียวกันพลังงานอันตรกิริยาศักย์ W pot ในสถานะก๊าซ W kin > W ใน t ในสถานะของเหลวและของแข็ง พลังงานจลน์ของอนุภาคเทียบได้กับพลังงานของปฏิกิริยาระหว่างกัน (W kin W pot)
เราจะอธิบายบทบัญญัติหลักสามประการของทฤษฎีจลน์ศาสตร์ของโมเลกุล
1. สารทุกชนิดประกอบด้วยโมเลกุล ได้แก่ มีโครงสร้างแยกกัน โมเลกุลถูกคั่นด้วยช่องว่าง
2. โมเลกุลมีการเคลื่อนที่แบบสุ่ม (วุ่นวาย) อย่างต่อเนื่อง
3. มีแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลของร่างกาย
ทฤษฎีจลน์ศาสตร์ของโมเลกุลได้รับการพิสูจน์ด้วยการทดลองจำนวนมากและปรากฏการณ์ทางกายภาพจำนวนมาก
4. ก๊าซอุดมคติคือแบบจำลองทางกายภาพซึ่ง:
ก) ละเลยขนาดโมเลกุลของตัวเอง
b) ละเลยพลังงานปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล
c) ในกระบวนการชนกันและกับผนังของหลอดเลือดโมเลกุลจะมีพฤติกรรมเหมือนวัตถุที่ยืดหยุ่นอย่างแน่นอน
ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าที่ความกดดันใกล้กับบรรยากาศและอุณหภูมิใกล้กับอุณหภูมิห้อง ก๊าซหลายชนิด (ไนโตรเจน ออกซิเจน ไฮโดรเจน ไอน้ำ ฯลฯ) ถือได้ว่าเป็นก๊าซในอุดมคติ พลังงานของอันตรกิริยาระหว่างโมเลกุลสามารถถูกละเลยได้ที่นี่ เพราะภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ โมเลกุลเพียงส่วนเล็กๆ เท่านั้นที่จะอยู่ในสถานะชนกันในเวลาใดก็ตาม
ทฤษฎีจลน์ศาสตร์ของโมเลกุลช่วยให้สามารถแสดงพารามิเตอร์มหภาคของระบบเทอร์โมไดนามิกส์ (ความดัน อุณหภูมิ ฯลฯ) ผ่านปริมาณจุลทรรศน์เฉลี่ย
การมีอยู่ของโมเลกุลได้รับการยืนยันอย่างชาญฉลาดตามกฎของอัตราส่วนหลายส่วน อ่านว่า: “เมื่อสารประกอบ (สาร) ที่แตกต่างกันเกิดขึ้นจากธาตุทั้งสอง มวลของธาตุหนึ่งในสารประกอบที่ต่างกันจะสัมพันธ์กันเป็นจำนวนเต็ม กล่าวคือ พวกมันมีหลายอัตราส่วน” ตัวอย่างเช่น ไนโตรเจนและออกซิเจนให้สารประกอบห้าชนิด: N 2 O, N 2 O 2, N 2 O 3, N 2 O 4, N 2 O 5 ในนั้นออกซิเจนจะรวมกับไนโตรเจนในปริมาณเท่ากันในปริมาณหลายอัตราส่วน 1:2:3:4:5 กฎแห่งอัตราส่วนพหุคูณนั้นอธิบายได้ง่าย สารทุกชนิดประกอบด้วยโมเลกุลที่เหมือนกันและมีองค์ประกอบอะตอมที่สอดคล้องกัน เนื่องจากทุกโมเลกุล ของสารนี้เท่ากันแล้วจึงอัตราส่วนของปริมาณน้ำหนัก องค์ประกอบที่เรียบง่ายซึ่งรวมอยู่ในองค์ประกอบของร่างกายทั้งหมดจะเหมือนกับในแต่ละโมเลกุลดังนั้นจึงเป็นน้ำหนักอะตอมพหุคูณซึ่งได้รับการยืนยันจากประสบการณ์
การมีช่องว่างระหว่างโมเลกุลเกิดขึ้นตามมา เช่น จากการทดลองกับการแทนที่ของของเหลวชนิดต่างๆ ปริมาตรของส่วนผสมจะน้อยกว่าผลรวมของปริมาตรของของเหลวผสมเสมอ
นี่คือข้อพิสูจน์บางส่วนของการเคลื่อนที่แบบสุ่ม (วุ่นวาย) ของโมเลกุล:
ก) ความปรารถนาของก๊าซที่จะครอบครองปริมาตรทั้งหมดที่ให้ไว้ (การแพร่กระจายของก๊าซมีกลิ่นไปทั่วห้อง)
ข) การเคลื่อนไหวแบบบราวเนียน- การเคลื่อนไหวแบบสุ่มของอนุภาคที่เล็กที่สุดของสารที่มองเห็นได้ผ่านกล้องจุลทรรศน์แขวนลอยและไม่ละลายในนั้น การเคลื่อนไหวนี้เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของการกระแทกแบบสุ่มของโมเลกุลที่อยู่รอบๆ ของเหลว ซึ่งมีการเคลื่อนไหวที่วุ่นวายอย่างต่อเนื่อง
c) การแพร่กระจาย - การแทรกซึมของโมเลกุลของสารที่สัมผัสกัน ในระหว่างการแพร่กระจาย โมเลกุลของร่างกายหนึ่งซึ่งมีการเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่องจะเจาะเข้าไปในช่องว่างระหว่างโมเลกุลของอีกวัตถุหนึ่งที่สัมผัสกับมันและแพร่กระจายระหว่างพวกมัน การแพร่กระจายปรากฏอยู่ในร่างกายทั้งหมด - ก๊าซ ของเหลว และ ของแข็งอ่า - แต่ในระดับที่แตกต่างกัน
สามารถสังเกตการแพร่กระจายของก๊าซได้หากเปิดภาชนะที่มีก๊าซมีกลิ่นภายในอาคาร หลังจากนั้นสักพักแก๊สจะกระจายไปทั่วห้อง
การแพร่กระจายในของเหลวเกิดขึ้นช้ากว่าในก๊าซมาก ตัวอย่างเช่น เทสารละลายคอปเปอร์ซัลเฟตลงในแก้ว จากนั้นค่อยๆ เติมน้ำหนึ่งชั้นอย่างระมัดระวัง และทิ้งแก้วไว้ในห้องที่มีอุณหภูมิคงที่และในบริเวณที่ไม่ถูกกระแทก หลังจากนั้นสักครู่เราจะสังเกตการหายตัวไปของขอบเขตคมระหว่างกรดกำมะถันกับน้ำและหลังจากนั้นไม่กี่วันของเหลวจะผสมกันแม้ว่าความหนาแน่นของกรดกำมะถันจะมากกว่าความหนาแน่นของน้ำก็ตาม น้ำที่มีแอลกอฮอล์และของเหลวอื่น ๆ ก็ฟุ้งกระจายเช่นกัน
การแพร่กระจายในของแข็งเกิดขึ้นช้ากว่าในของเหลวด้วยซ้ำ (จากหลายชั่วโมงไปจนถึงหลายปี) สามารถสังเกตได้เฉพาะในวัตถุที่ขัดเงาอย่างดีเท่านั้น เมื่อระยะห่างระหว่างพื้นผิวของวัตถุที่ขัดเงานั้นใกล้กับระยะห่างระหว่างโมเลกุล (10 -8 ซม.) ในกรณีนี้ อัตราการแพร่กระจายจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิและความดันที่เพิ่มขึ้น
การแพร่กระจายประเภทหนึ่งคือ OSMOSIS - การแทรกซึมของของเหลวและสารละลายผ่านพาร์ติชันที่มีรูพรุน การแพร่กระจายและการออสโมซิสมีบทบาทสำคัญในธรรมชาติและเทคโนโลยี ในธรรมชาติ ต้องขอบคุณการแพร่กระจาย พืชจึงได้รับการบำรุงจากดิน ร่างกายมนุษย์และสัตว์ดูดซึมผ่านผนังทางเดินอาหาร สารอาหาร. ในเทคโนโลยีโดยใช้การแพร่กระจายชั้นผิวของผลิตภัณฑ์โลหะจะอิ่มตัวด้วยคาร์บอน (ซีเมนต์)
หลักฐานปฏิสัมพันธ์แรงของโมเลกุล:
ก) การเสียรูปของร่างกายภายใต้อิทธิพลของกำลัง
b) การรักษารูปร่างด้วยของแข็ง
c) แรงตึงผิวของของเหลวและผลที่ตามมาคือปรากฏการณ์ของการเปียกและความเป็นฝอย
ระหว่างโมเลกุลมีแรงดึงดูดและแรงผลักกันพร้อมกัน (รูปที่ 1) ที่ระยะห่างระหว่างโมเลกุลเพียงเล็กน้อย แรงผลักจะมีอิทธิพลเหนือกว่า เมื่อระยะห่าง r ระหว่างโมเลกุลเพิ่มขึ้น ทั้งแรงดึงดูดและแรงผลักจะลดลง และแรงผลักจะลดลงเร็วขึ้น ดังนั้นที่ค่าที่แน่นอนคือ r 0 (ระยะห่างระหว่างโมเลกุล) แรงดึงดูดและแรงผลักจึงสมดุลกัน
ถ้าเราตกลงที่จะอ้างถึงกองกำลังที่น่ารังเกียจ สัญญาณบวกและแรงดึงดูดเป็นลบและบวกพีชคณิตของแรงผลักและแรงดึงดูด จากนั้นเราจะได้กราฟที่แสดงในรูปที่ 1 2.
ในรูป รูปที่ 3 แสดงการพึ่งพาพลังงานศักย์ของอันตรกิริยาของโมเลกุลกับระยะห่างระหว่างพวกมัน ระยะห่าง r 0 ระหว่างโมเลกุลสอดคล้องกับพลังงานศักย์ขั้นต่ำ (รูปที่ 3)
หากต้องการเปลี่ยนระยะห่างระหว่างโมเลกุลในทิศทางเดียว งานจะต้องใช้จ่ายไปกับแรงดึงดูดหรือแรงผลักที่มีอยู่ ในระยะทางที่สั้นกว่า (รูปที่ 2) เส้นโค้งจะสูงขึ้นอย่างมาก บริเวณนี้สอดคล้องกับแรงผลักอย่างแรงของโมเลกุล (สาเหตุหลักมาจากแรงผลักคูลอมบ์ของนิวเคลียสที่เข้าใกล้) ในระยะทางไกลๆ โมเลกุลจะดึงดูดกัน ระยะทาง r 0 สอดคล้องกับตำแหน่งสัมพัทธ์สมดุลที่เสถียรของโมเลกุล จากรูป 2 จะเห็นได้ว่าเมื่อระยะห่างระหว่างโมเลกุลเพิ่มขึ้น แรงดึงดูดที่มีอยู่กลับคืนตำแหน่งสมดุล และเมื่อระยะห่างระหว่างโมเลกุลลดลง สมดุลก็กลับคืนมาโดยแรงผลักที่มีอยู่เดิม
วิธีการทดลองทางฟิสิกส์สมัยใหม่ (การวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ การสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ฯลฯ) ทำให้สามารถสังเกตโครงสร้างจุลภาคของสารได้
2. ขนาดโมเลกุล
· จำนวนกรัมของสารเท่ากับน้ำหนักโมเลกุลของสารนั้นเรียกว่ากรัมโมเลกุลหรือโมล ตัวอย่างเช่น ไฮโดรเจน 2 กรัมประกอบเป็นโมเลกุลกรัมของไฮโดรเจน ออกซิเจน 32 กรัมประกอบเป็นโมเลกุลของออกซิเจน 1 กรัม มวลของสารหนึ่งโมลเรียกว่า มวลฟันกรามของสารนี้ แสดงโดยม. สำหรับไฮโดรเจน สำหรับออกซิเจน สำหรับไนโตรเจน ฯลฯ
จำนวนโมเลกุลที่บรรจุอยู่ในสารต่างชนิดกันหนึ่งโมลจะเท่ากันและเรียกว่าเลขอาโวกาโดร (NA):
จำนวนของอโวกาโดรนั้นสูงมาก เพื่อสัมผัสถึงความใหญ่โตของมัน ลองจินตนาการว่ามีหัวเข็มหมุดจำนวนหนึ่ง (แต่ละอันมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1 มม.) ถูกเทลงในทะเลดำ เท่ากับจำนวนอาโวกาโดร. ในกรณีนี้ ปรากฎว่าไม่มีที่ว่างเหลือสำหรับน้ำในทะเลดำอีกต่อไป ไม่เพียงแต่จะเต็มไปจนสุดขอบเท่านั้น แต่ยังมีหัวเข็มหมุดเหล่านี้ส่วนเกินอีกด้วย ด้วยจำนวนหัวเข็มหมุดที่เท่ากัน ก็เป็นไปได้ที่จะครอบคลุมพื้นที่เท่ากับ เช่น ดินแดนของฝรั่งเศส โดยมีชั้นหนาประมาณ 1 กม. และโมเลกุลจำนวนมากดังกล่าวบรรจุอยู่ในน้ำเพียง 18 กรัม ในไฮโดรเจน 2 กรัม เป็นต้น
ได้มีการกำหนดไว้ว่าใน 1 ซม. 3 ของก๊าซใด ๆ ที่ สภาวะปกติ(เช่นที่ 0 0 C และความดัน 760 มม. ปรอท) มี 2.710 19 โมเลกุล
หากเรานำอิฐจำนวนหนึ่งเท่ากับจำนวนนี้เมื่ออัดแน่นแล้วอิฐเหล่านี้จะปกคลุมพื้นผิวของผืนดินทั้งหมดของโลกด้วยชั้นสูง 120 เมตร ทฤษฎีจลน์ของก๊าซช่วยให้เราคำนวณเฉพาะมวลอิสระเท่านั้น เส้นทางของโมเลกุลก๊าซ (เช่น ระยะทางเฉลี่ยที่โมเลกุลเคลื่อนที่จากการชนไปยังการชนกับโมเลกุลอื่นๆ) และเส้นผ่านศูนย์กลางของโมเลกุล
เรานำเสนอผลลัพธ์บางส่วนของการคำนวณเหล่านี้
เส้นผ่านศูนย์กลางของแต่ละโมเลกุลมีปริมาณน้อย เมื่อขยายเป็นล้านเท่า โมเลกุลจะมีขนาดเท่าจุดในหนังสือเล่มนี้ ให้เราแสดงด้วย m มวลของก๊าซ (สารใด ๆ ) อัตราส่วนจะแสดงจำนวนโมลของก๊าซ
จำนวนโมเลกุลของก๊าซ n สามารถแสดงได้:
จำนวนโมเลกุลต่อหน่วยปริมาตร n 0 จะเท่ากับ:
โดยที่: V คือปริมาตรของก๊าซ
มวลของหนึ่งโมเลกุล m 0 สามารถกำหนดได้โดยสูตร:
มวลสัมพัทธ์ของโมเลกุล m rel คือค่าเท่ากับอัตราส่วนของมวลสัมบูรณ์ของโมเลกุล m 0 ถึง 1/12 ของมวลอะตอมคาร์บอน m oc กฎแก๊สจลน์โมเลกุล
มค = 210 -26 กก.
3. ไมโคร- และพารามิเตอร์มาโครระบบ
พิจารณาระบบที่ประกอบด้วยมาก จำนวนมากโมเลกุล ตัวอย่างเช่นระบบดังกล่าวอาจเป็นระบบแก๊ส
ในช่วงเวลาที่กำหนด โมเลกุลของก๊าซแต่ละโมเลกุลจะมีพลังงาน ความเร็ว ทิศทางการเคลื่อนที่ มวลและขนาดที่แน่นอนของตัวเอง ปริมาณที่กำหนดพฤติกรรมของอนุภาคหนึ่งตัวในระบบเรียกว่าไมโครพารามิเตอร์ ไมโครพารามิเตอร์ของอนุภาคหนึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยไม่มีอิทธิพลจากภายนอกต่อระบบ ตัวอย่างเช่น ความเร็วของโมเลกุลก๊าซสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างต่อเนื่องเนื่องจากการชนระหว่างกัน
ค่าที่เปลี่ยนแปลงเนื่องจากอิทธิพลภายนอกต่อระบบเรียกว่ามาโครพารามิเตอร์ ซึ่งรวมถึง: ปริมาตร V, ความดัน P, อุณหภูมิ T
เล่มที่ 5 คือพื้นที่ที่ร่างกายครอบครอง ใน Si วัดเป็น m3 1 ลิตร = 10 -3 ม. 3
ความดัน P คือปริมาณทางกายภาพสเกลาร์ที่แสดงลักษณะของการกระจายแรงบนพื้นผิว และเท่ากับการฉายแรงไปยังทิศทางของเส้นปกติไปยังพื้นที่ที่แรงกระทำ และต่อหน่วยของพื้นที่นี้ ด้วยการกระจายแรง F ที่สม่ำเสมอบนพื้นผิวเรียบของพื้นที่ S ความดันจะเท่ากับ:
โดยที่ F n คือเส้นโครงของแรง F สู่เส้นตั้งฉากถึงพื้นที่ S ใน Si หน่วยของความดันคือ Pascal = Pa = หน่วยที่ไม่ใช่ระบบ - มม. rt. ศิลปะ. ความดันปกติเท่ากับหนึ่งบรรยากาศทางกายภาพ 1 บรรยากาศทางกายภาพ = 1 atm = 760 มม. rt. st, 1 บรรยากาศทางเทคนิค = 1 atm = 736 มม. rt. ศิลปะ. 1 มม. rt. ศิลปะ. = 133 ปา.
อุณหภูมิ T เป็นพารามิเตอร์สถานะที่กำหนดระดับความร้อนของร่างกายและสัมพันธ์กับแนวคิดเรื่องสมดุลความร้อน วัตถุสองชิ้นซึ่งแยกออกจากวัตถุที่อยู่รอบๆ แต่สามารถแลกเปลี่ยนพลังงานระหว่างกันได้ จะอยู่ในสมดุลทางความร้อนหากสถานะทางอุณหพลศาสตร์ไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลา วัตถุที่อยู่ในสมดุลความร้อนซึ่งกันและกันจะมีอุณหภูมิเท่ากัน ความแตกต่างเกิดขึ้นระหว่างอุณหภูมิทางอุณหพลศาสตร์ (สัมบูรณ์) TK และอุณหภูมิเซลเซียส เสื้อ 0 C ความสัมพันธ์ระหว่างพวกเขา:
อุณหภูมิสัมบูรณ์ใน C วัดเป็นองศาตามสเกลเคลวิน
หากวัตถุทั้งสองอยู่ในสมดุลทางความร้อนค่าเฉลี่ยของพลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่เชิงแปลของอนุภาคของวัตถุเหล่านี้จะเท่ากัน
เป็นที่ทราบกันว่า
3/2 kT (สำหรับหนึ่งอนุภาค) (5)
โดยที่ k คือค่าคงที่ของ Boltzmann . จากสูตร (5) จะได้ดังนี้:
ดังนั้น อุณหภูมิทางอุณหพลศาสตร์จากมุมมองของโมเลกุล-จลน์คือปริมาณทางกายภาพที่แสดงลักษณะความเข้มของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนที่วุ่นวายของอนุภาคทั้งชุดในระบบและเป็นสัดส่วนกับพลังงานจลน์เฉลี่ยของการเคลื่อนที่เชิงแปลของอนุภาคหนึ่งตัว .
บันทึก:
1) จาก (6) ตามมาว่าที่ = 0 และ T = 0;
2) อุณหภูมิที่การเคลื่อนไหวที่วุ่นวายของอนุภาคในร่างกายหยุดเรียกว่าศูนย์สัมบูรณ์ ที่ T = 0 เฉพาะการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนเท่านั้นจะหยุด การเคลื่อนที่รูปแบบอื่น (ที่ไม่ใช่ความร้อน) จะถูกสังเกตที่ศูนย์สัมบูรณ์เช่นกัน
4. สมการพื้นฐานของทฤษฎีจลน์ศาสตร์โมเลกุลของก๊าซในอุดมคติสำหรับความดัน
ก๊าซจะเรียกว่าอุดมคติหาก:
1) ปริมาตรที่แท้จริงของโมเลกุลก๊าซนั้นน้อยมากเมื่อเทียบกับปริมาตรของภาชนะบรรจุ
2) ไม่มีแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลของก๊าซ
3) การชนกันของโมเลกุลก๊าซกับผนังของถังนั้นยืดหยุ่นอย่างแน่นอน
ก๊าซจริง (เช่น ออกซิเจนและฮีเลียม) ภายใต้สภาวะที่ใกล้เคียงกับปกติ ตลอดจนที่ความดันต่ำและอุณหภูมิสูง จะใกล้เคียงกับก๊าซในอุดมคติ อนุภาคของก๊าซในอุดมคติจะเคลื่อนที่สม่ำเสมอและเป็นเส้นตรงในช่วงเวลาระหว่างการชนกัน แรงดันแก๊สบนผนังของภาชนะบรรจุถือได้ว่าเป็นการกระแทกต่อเนื่องกันอย่างรวดเร็วของโมเลกุลแก๊สบนผนัง มาดูวิธีคำนวณแรงกดดันที่เกิดจากผลกระทบส่วนบุคคลกัน ลองจินตนาการว่าการกระแทกที่แยกจากกันและบ่อยครั้งเกิดขึ้นบนพื้นผิวบางอย่าง ให้เราหาแรงคงที่เฉลี่ยดังกล่าว
โดยที่ t 1, t 2, t 3 ... t n - เวลาโต้ตอบของครั้งแรก, วินาที, ..., โมเลกุลที่ nมีกำแพง (เช่น ระยะเวลาในการกระแทก) f 1, f 2, f 3 ... fn - แรงกระแทกของโมเลกุลบนผนัง จากสูตรนี้สรุปได้ว่า:
แรงกดเฉลี่ยที่เกิดจากการกระแทกแต่ละครั้งต่อพื้นผิวหนึ่งๆ จะเป็นตัวเลขเท่ากับผลรวมของแรงกระตุ้นของการกระแทกทั้งหมดที่ได้รับจากพื้นผิวนี้ต่อหน่วยเวลา
ลองหาแรงกดเฉลี่ยกัน
ลองหาแรงกระตุ้นจากการชนของโมเลกุลหนึ่ง (ตัวแรก) ที่อยู่ทางด้านขวาของลูกบาศก์ ปล่อยให้โมเลกุลเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว V1 ไปตามแกน X ในระหว่างที่เกิดการกระแทกแบบยืดหยุ่นบนใบหน้า โมเลกุลนั้นจะถูกผลักด้วยความเร็วเท่ากันในค่าสัมบูรณ์ แต่มีเครื่องหมายตรงกันข้าม โมเมนตัมของโมเลกุลก่อนชนคือ (m0v1) และหลังชนจะเท่ากับ (-m0v1) การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของโมเลกุลระหว่างการกระแทกที่ใบหน้าหนึ่งครั้งมีค่าเท่ากับ (2m0v1) ลองนับจำนวนการกระแทกที่เกิดจากโมเลกุลที่ขอบต่อหน่วยเวลา (t = 1 วินาที) จากการกระแทกไปยังการกระแทกครั้งต่อไปบนใบหน้าเดียวกัน โมเลกุลจะบินไปตามแกน X ในระยะทางเท่ากับสองเท่าของความยาวของขอบของลูกบาศก์ 2l เพราะ เธอต้องบินไปฝั่งตรงข้ามแล้วกลับมา ในหนึ่งวินาที โมเลกุลจะเกิดการชน (v1/2) การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของโมเลกุลต่อแรงกระแทกทั้งหมด (ใน 1 วินาที) สามารถพบได้ดังนี้
แรงกระตุ้น f 1 t 1 ที่ได้รับจากโมเลกุลจากใบหน้าระหว่างการกระแทกทั้งหมดในช่วงวินาทีนั้นเท่ากับการเปลี่ยนแปลงของโมเมนตัมของมันนั่นคือ
ขอบได้รับแรงกระตุ้นแบบเดียวกันจากการกระแทกของโมเลกุล ให้เราแสดงจำนวนโมเลกุลที่เคลื่อนที่ไปตามแกน X ด้วย
ในทำนองเดียวกัน โมเลกุลที่แตกต่างกันซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่างกัน จะส่งแรงกระตุ้นไปที่ใบหน้า
ลองคูณและหารด้านขวาของค่าเท่ากัน (8) ด้วย n" แล้วเราจะได้:
ผลรวมของกำลังสองของความเร็วของโมเลกุลที่กำลังเคลื่อนที่หารด้วยจำนวนนั้นเท่ากับกำลังสองของความเร็วเฉลี่ยกำลังสองของราก
ใช้นิพจน์ (10) เราเขียนสูตร (9) ในรูปแบบ:
หรือพิจารณาว่า (11)
แรงดันแก๊ส p ถูกกำหนดโดยแรงที่กระทำต่อหน่วยพื้นที่ (พื้นที่หน้าของลูกบาศก์ที่มีขอบ l เท่ากับ l 2)
หรือใช้สูตร (11) เราเขียน:
ปริมาณลูกบาศก์:
ก๊าซมีปริมาตรเท่ากัน นั่นเป็นเหตุผล:
สูตร (12) เป็นสมการพื้นฐานของทฤษฎีจลน์ศาสตร์โมเลกุลของก๊าซในอุดมคติสำหรับความดัน ข้อสรุปที่วาดไว้สำหรับภาชนะรูปทรงลูกบาศก์นั้นใช้ได้กับภาชนะทุกรูปทรง
สมการ (12) สามารถเขียนต่างกันได้ ทัศนคติ:
(จำนวนโมเลกุลต่อหน่วยปริมาตรหรือความเข้มข้นของโมเลกุล) ลองคูณและหารด้านขวาของค่าเท่ากัน (12) ด้วย 2 แล้วเราจะได้:
ปริมาณนี้คือพลังงานจลน์เฉลี่ยของการเคลื่อนที่เชิงแปลของโมเลกุลก๊าซหนึ่งโมเลกุล ในที่สุดเราก็มี:
โดยพิจารณาว่า:
ดังนั้น สูตร (12), (13), (14) จึงเป็นสมการพื้นฐานของทฤษฎีจลน์ศาสตร์โมเลกุลของก๊าซในอุดมคติสำหรับความดัน
5. ความเร็วของโมเลกุลก๊าซ
สูตร (12) สามารถเขียนได้เป็น:
(มวลของก๊าซ)
จากนิพจน์ (15) เราคำนวณความเร็วเฉลี่ยกำลังสองของโมเลกุลก๊าซ:
รู้ว่า:
(R-ค่าคงที่ก๊าซสากล; R=8.31) เราได้นิพจน์ใหม่สำหรับการพิจารณา
การทดลองหาความเร็วการเคลื่อนที่ของโมเลกุลไอเงินดำเนินการครั้งแรกในปี พ.ศ. 2463 โดยสเติร์น
อากาศถูกสูบออกจากกระบอกแก้ว E (รูปที่ 5) ภายในกระบอกสูบนี้วางกระบอกสูบที่สอง D ซึ่งมีแกน O ร่วมกัน ตามแนวแกนของกระบอกสูบ D มีช่องในรูปแบบของช่องแคบ C ลวดแพลตตินัมชุบเงินถูกยืดไปตามแกน ซึ่งสามารถส่งผ่านกระแสได้ ในเวลาเดียวกัน ลวดก็ร้อนขึ้น และเงินจากพื้นผิวก็กลายเป็นไอน้ำ โมเลกุลของไอเงินกระจัดกระจายไปในทิศทางที่แตกต่างกัน บางส่วนผ่านช่อง C ของกระบอกสูบ D และได้การเคลือบสีเงินในรูปแบบของแถบแคบ ๆ บนพื้นผิวด้านในของกระบอกสูบ E ในรูป 5 ตำแหน่งของแถบสีเงินมีเครื่องหมาย A
เมื่อระบบทั้งหมดถูกตั้งค่าให้เคลื่อนที่เร็วมากในลักษณะที่ลวดเป็นแกนหมุน จากนั้นแถบ A บนกระบอกสูบ E จะถูกเลื่อนไปด้านข้าง กล่าวคือ เช่น ไม่ใช่ที่จุด A แต่อยู่ที่จุด B สิ่งนี้เกิดขึ้นเพราะในขณะที่โมเลกุลเงินบินไปตามเส้นทาง CA จุด A ของทรงกระบอก E มีเวลาหมุนตามระยะทาง AB และโมเลกุลเงินสุดท้ายก็ไม่ได้อยู่ที่จุด A แต่ที่จุด B
ให้เราแสดงค่าการกระจัดของแถบเงิน AB = d; รัศมีของทรงกระบอก E ถึง R รัศมีของทรงกระบอก D ถึง r และจำนวนรอบของทั้งระบบต่อวินาทีถึง n
ในการปฏิวัติระบบหนึ่งครั้ง จุด A บนพื้นผิวของกระบอกสูบ E จะเคลื่อนที่เป็นระยะทางหนึ่ง เท่ากับความยาววงกลม 2pR และใน 1 วินาที มันจะครอบคลุมระยะทาง
เวลาที่ t ระหว่างจุด A เคลื่อนที่ไปยังระยะทาง AB = d จะเท่ากับ:
ในช่วงเวลา t โมเลกุลของไอเงินลอยไปไกล:
ความเร็วของการเคลื่อนที่ v สามารถหาได้จากระยะทางที่เดินทางหารด้วยเวลา:
หรือแทนที่ t เราจะได้:
การสะสมเงินบนผนังของทรงกระบอก D กลายเป็นภาพเบลอ ซึ่งยืนยันได้ว่ามีการเคลื่อนที่ของโมเลกุลด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน จากประสบการณ์ สามารถกำหนดความเร็วที่เป็นไปได้มากที่สุด v ver ซึ่งสอดคล้องกับความหนาสูงสุดของแผ่นโลหะสีเงิน
ตามการคำนวณของ Maxwell ความเร็วเฉลี่ยทางคณิตศาสตร์ของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลเท่ากับ:
6. พลังงานของการเคลื่อนที่เชิงแปลของโมเลกุลก๊าซ
พลังงานจลน์ที่ครอบครองโดยโมเลกุลของก๊าซที่อุณหภูมิหนึ่ง T เนื่องจากการเคลื่อนที่ของพวกมันมีค่าเท่ากับ:
จากสูตรพื้นฐานของทฤษฎีจลน์ศาสตร์ (12) จึงเป็นไปตามนั้น
หาร (20) ด้วย (21) เราจะได้:
และเขียนลงไป
หากใช้ก๊าซในปริมาณหนึ่งโมลแสดงว่า:
พลังงานจลน์เฉลี่ยของการเคลื่อนที่เชิงแปลของโมเลกุลก๊าซหนึ่งโมเลกุล:
ที่อุณหภูมิเดียวกัน พลังงานเฉลี่ยของการเคลื่อนที่เชิงแปลของโมเลกุลของก๊าซใด ๆ จะเท่ากัน
7. สมการก๊าซในอุดมคติของสถานะ- สมการเมนเดเลเยฟ-ชาเปรอง
จากสมการพื้นฐานของทฤษฎีจลน์ศาสตร์ของโมเลกุล (ดูสูตร (14)) เป็นไปตามกฎของอาโวกาโดร: ปริมาตรก๊าซที่แตกต่างกันเท่ากันภายใต้สภาวะเดียวกัน (อุณหภูมิและความดันเท่ากัน) มีจำนวนโมเลกุลเท่ากัน:
(สำหรับหนึ่งก๊าซ)
(สำหรับก๊าซอื่นๆ)
ถ้า V 1 = V 2 ; ที 1 = ที 2; r 1 = r 2 จากนั้น n 01 = n 02
โปรดจำไว้ว่าหน่วยของปริมาณของสารในระบบ SI คือโมล (กรัม-โมเลกุล) มวล m ของหนึ่งโมลของสารเรียกว่ามวลโมลาร์ของสารนี้ จำนวนโมเลกุลที่บรรจุอยู่ในสารต่างชนิดกันหนึ่งโมลจะเท่ากัน และเรียกว่าเลขอาโวกาโดร (N A = 6.0210 · 23 1/โมล)
ให้เราเขียนสมการสถานะของก๊าซในอุดมคติต่อหนึ่งโมล:
โดยที่ V m คือปริมาตรของก๊าซหนึ่งโมล
โดยที่ V m คือปริมาตรของก๊าซหนึ่งโมล (ค่าคงที่ก๊าซสากล)
ในที่สุดเราก็มี:
สมการ (26) เรียกว่าสมการแคลเปรอง (สำหรับก๊าซหนึ่งโมล) ภายใต้สภาวะปกติ (p = 1.01310 5 Pa และ T = 273.15 0 K) ปริมาตรโมลของก๊าซใด ๆ คือ V m = 22.410 -3 จากสูตร (26) เรากำหนด
จากสมการ (26) สำหรับก๊าซหนึ่งโมล เราสามารถไปที่สมการ Mendeleev-Clapeyron สำหรับมวลก๊าซใดๆ m อัตราส่วนนี้แสดงจำนวนโมลของก๊าซ เราคูณด้านซ้ายและขวาของอสมการ (26) ด้วย เรามี
ปริมาณก๊าซ)
ในที่สุดเรามาเขียน:
สมการ (27) คือสมการ Mendeleev-Clapeyron ความหนาแน่นของก๊าซสามารถป้อนลงในสมการนี้ได้:
ในสูตร (27) เราแทนที่ V และรับ:
8. เกี่ยวกับกฎหมายก๊าซทรมาน ความดันของส่วนผสมของก๊าซในอุดมคติ (กฎของดาลตัน)
จากการทดลอง ก่อนที่ทฤษฎีจลน์ศาสตร์ของโมเลกุลจะถือกำเนิดขึ้น กฎทั้งชุดถูกค้นพบซึ่งอธิบายกระบวนการไอโซโพรเซสที่สมดุลในก๊าซในอุดมคติ ไอโซโพรเซสเป็นกระบวนการสมดุลซึ่งพารามิเตอร์สถานะตัวใดตัวหนึ่งไม่เปลี่ยนแปลง (ค่าคงที่) มีกระบวนการไอโซเทอร์มอล (T = const), ไอโซบาริก (p = const), ไอโซคอริก (V = const) ไอโซโพรเซส กระบวนการไอโซเทอร์มอลอธิบายไว้ในกฎของบอยล์-มาริออตต์ว่า “ถ้าในระหว่างกระบวนการ มวลและอุณหภูมิของก๊าซในอุดมคติไม่เปลี่ยนแปลง ผลคูณของความดันแก๊สและปริมาตรของแก๊สจะเป็นค่าคงที่ PV = const (29) ภาพกราฟิกสมการสถานะเรียกว่าแผนภาพสถานะ ในกรณีของไอโซโพรเซส แผนภาพเฟสจะแสดงเป็นเส้นโค้งสองมิติ (แบน) และเรียกว่าไอโซเทอร์ม ไอโซบาร์ และไอโซชอร์ ตามลำดับ
ไอโซเทอร์มที่สอดคล้องกับสอง อุณหภูมิที่แตกต่างกันดังแสดงในรูป 6.
กระบวนการไอโซบาริกอธิบายไว้ในกฎเกย์-ลูสซักว่า “ถ้าในระหว่างกระบวนการ ความดันและมวลของก๊าซในอุดมคติไม่เปลี่ยนแปลง อัตราส่วนของปริมาตรของก๊าซต่อ อุณหภูมิสัมบูรณ์มีค่าคงที่: (30)
ไอโซบาร์ที่สอดคล้องกับแรงกดดันสองแบบที่แตกต่างกันจะแสดงไว้ในรูปที่ 1 7.
สมการของกระบวนการไอโซบาริกสามารถเขียนได้แตกต่างกัน:
โดยที่ V 0 คือปริมาตรของก๊าซที่ 0 0 C; V เสื้อ - ปริมาตรของก๊าซที่ 0 C; t คืออุณหภูมิของก๊าซมีหน่วยเป็นองศาเซลเซียส a คือสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงปริมาตร จากสูตร (31) จะได้ว่า
การทดลองของนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Gay-Lussac (1802) แสดงให้เห็นว่าค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงปริมาตรของก๊าซทุกประเภทเท่ากันและนั่นคือ เมื่อถูกความร้อนที่ 1 0 C ก๊าซจะเพิ่มปริมาตรตามส่วนหนึ่งของปริมาตรที่มันครอบครองที่ 0 0 C ในรูป รูปที่ 8 แสดงกราฟของการพึ่งพาปริมาตรก๊าซ V t กับอุณหภูมิ เสื้อ 0 C
กระบวนการไอโซคอริกอธิบายไว้ในกฎของชาร์ลส์ว่า “ถ้าในระหว่างกระบวนการ ปริมาตรและมวลของก๊าซในอุดมคติไม่เปลี่ยนแปลง อัตราส่วนของความดันก๊าซต่ออุณหภูมิสัมบูรณ์จะเป็นค่าคงที่: (32)
ไอโซชอร์ที่สอดคล้องกับปริมาตรที่แตกต่างกันสองปริมาตรถูกแสดงไว้ในรูปที่. 9.
สมการของกระบวนการไอโซคอริกสามารถเขียนได้แตกต่างกัน:
แรงดันแก๊สอยู่ที่ C อยู่ที่ไหน - แรงดันแก๊สที่ t; t คืออุณหภูมิของก๊าซมีหน่วยเป็นองศาเซลเซียส - ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความดัน จากสูตร (33) เป็นไปตามนั้น
สำหรับก๊าซทั้งหมด ฯลฯ ถ้าแก๊สถูกให้ความร้อนถึง C (ที่ V = const) ความดันของแก๊สจะเพิ่มขึ้นตามความดันส่วนหนึ่งที่มีที่ C
ในรูป รูปที่ 10 แสดงกราฟของแรงดันแก๊สเทียบกับอุณหภูมิ t
หากเราลากเส้นตรง AB ต่อไปจนกระทั่งมันตัดกับแกน x (จุด) ค่าของ abscissa นี้จะถูกกำหนดจากสูตร (33) ถ้าเราทำให้มันเท่ากับศูนย์
; . ดังนั้น ที่อุณหภูมิ ความดันของก๊าซควรจะไปที่ศูนย์ แต่เมื่อเย็นลงแล้ว ก๊าซจะไม่คงสถานะก๊าซไว้ แต่จะกลายเป็นของเหลวและกลายเป็นของแข็งด้วยซ้ำ อุณหภูมิเรียกว่าศูนย์สัมบูรณ์
ในกรณีที่มีส่วนผสมทางกลของก๊าซที่ไม่เข้าไป ปฏิกริยาเคมีความดันส่วนผสมยังถูกกำหนดโดยสูตร:
(ความเข้มข้นของส่วนผสมเท่ากับผลรวมของความเข้มข้นของส่วนประกอบของส่วนผสมของส่วนประกอบ n ทั้งหมด)
กฎของดาลตันระบุว่า: ความดันของส่วนผสมเท่ากับผลรวมของความดันตามสัดส่วนของก๊าซที่ทำให้เกิดส่วนผสม
แรงกดดันเรียกว่าบางส่วน ความดันบางส่วนคือความดันที่ก๊าซจะสร้างได้หากก๊าซนั้นเข้าครอบครองภาชนะซึ่งมีส่วนผสมอยู่เพียงลำพัง (ในปริมาณเดียวกับที่มีอยู่ในส่วนผสม)
บทสรุป
งานนี้ศึกษาแบบจำลองก๊าซในอุดมคติ นำเสนอสมการพื้นฐานของทฤษฎีจลน์ศาสตร์โมเลกุลและการหาที่มาของมัน
ในการอธิบายคุณสมบัติของสสารในสถานะก๊าซ ฟิสิกส์ใช้แบบจำลองก๊าซในอุดมคติ ก๊าซในอุดมคติคือก๊าซที่ทำให้บริสุทธิ์ซึ่งประกอบด้วยอะตอมประเภทหนึ่งซึ่งอนุภาคไม่มีปฏิกิริยาซึ่งกันและกัน นอกเหนือจากข้อกำหนดหลักของ ICT แล้ว โมเดลนี้ยังถือว่า:
โมเลกุลมีปริมาตรเล็กน้อยเมื่อเทียบกับปริมาตรของภาชนะ
· เมื่ออนุภาคเข้าใกล้กันและขอบเขตของภาชนะบรรจุ แรงผลักจะเกิดขึ้น
· ก๊าซถูกปล่อยออกมามาก เช่น ระยะห่างระหว่างโมเลกุลนั้นมากกว่าขนาดของโมเลกุลนั้นมาก
· บรรลุความสมดุลทางความร้อนตลอดทั้งปริมาตรทันที เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับก๊าซจริงเพื่อให้ได้คุณสมบัติของก๊าซในอุดมคตินั้นเป็นไปตามการทำให้บริสุทธิ์ของก๊าซจริงอย่างเหมาะสม ก๊าซบางชนิดแม้ที่อุณหภูมิห้องและความดันบรรยากาศ ก็ยังแตกต่างจากก๊าซในอุดมคติเล็กน้อย ตัวแปรหลักของก๊าซในอุดมคติคือ ความดัน ปริมาตร และอุณหภูมิ
พลังงานภายในของก๊าซในอุดมคตินั้นเป็นหน้าที่ของสถานะของมัน พลังงานภายในสามารถเปลี่ยนแปลงได้สองวิธี:
· โดยการแลกเปลี่ยนความร้อน
· โดยการทำงาน
กระบวนการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของระบบโดยไม่กระทำการใดๆ งานเครื่องกลเรียกว่าการแลกเปลี่ยนความร้อนหรือการถ่ายเทความร้อน การถ่ายเทความร้อนมีสามประเภท: การนำ การพาความร้อน และการแผ่รังสี
คุณสมบัติของก๊าซที่บีบอัดและขยายตัวได้ง่ายนั้นถูกนำมาใช้ในหลาย ๆ ด้าน อุปกรณ์ทางเทคนิค: เครื่องยนต์สันดาปภายใน กังหันไอน้ำ ปั๊ม เมื่อออกแบบเรือ ฯลฯ
วรรณกรรม
1. ทฤษฎีจลน์ของก๊าซ // พจนานุกรมสารานุกรม Brockhaus และ Efron: จำนวน 86 เล่ม (82 เล่ม และเพิ่มเติม 4 เล่ม) - เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก พ.ศ. 2433-2450
2. เฮิร์ชเฟลด์ เจ, เคอร์ติส ซี, เบิร์ด อาร์. ทฤษฎีโมเลกุลก๊าซและของเหลว - ม., 2504 Frenkel Ya.I. ทฤษฎีจลน์ของของเหลว L., 1975 Kikoin A.K., Kikoin I.K. ฟิสิกส์โมเลกุล ม., 1976.
3. ดมิตรีเอวา วี.เอฟ. ฟิสิกส์สำหรับวิชาชีพและเทคนิคเฉพาะทาง M. "Academy", 2010
4. Myakishev G.Ya. ฟิสิกส์: หนังสือเรียนสำหรับสถาบันการศึกษาทั่วไปชั้นประถมศึกษาปีที่ 10 - ม., การศึกษา, 2549. - หน้า 366.
5. Myakishev G.Ya. ฟิสิกส์: หนังสือเรียนสำหรับสถานศึกษาทั่วไปชั้นประถมศึกษาปีที่ 11 - ม., การศึกษา, 2549. - น. 381.
6. Perelman Ya.I. ฟิสิกส์ที่สนุกสนาน. - มอสโก: วิทยาศาสตร์, 2522. - ต. 2.
7. หนังสือเรียนฟิสิกส์เบื้องต้น / อ. Landsberg G.S. - เอ็ด 8. - ม.: Nauka, 2515. - ต. 2. - หน้า 230-268.
โพสต์บน Allbest.ru
...เอกสารที่คล้ายกัน
ความหมายและแบบจำลองของก๊าซในอุดมคติ พารามิเตอร์ด้วยกล้องจุลทรรศน์และมหภาคของก๊าซและสูตรสำหรับการคำนวณ สมการสถานะของก๊าซในอุดมคติ (สมการ Mendeleev-Clayperon) กฎของบอยล์-มาริออตต์ เกย์-ลุสแซก และชาร์ลส์สำหรับปริมาณคงที่
การนำเสนอเพิ่มเมื่อ 12/19/2013
โมเลกุลของก๊าซในอุดมคติและความเร็วในการเคลื่อนที่ การชนกันแบบยืดหยุ่นของโมเลกุลกับผนัง การหาจำนวนการชนกันของโมเลกุลกับพื้นที่ การกระจายตัวของโมเลกุลด้วยความเร็ว ที่มาของสูตรความดันและพลังงาน สูตรพลังงานก๊าซในอุดมคติ
งานหลักสูตรเพิ่มเมื่อ 15/06/2552
คำจำกัดความ ฟิสิกส์โมเลกุลและอุณหพลศาสตร์ แนวคิดเรื่องความดัน สมการพื้นฐานของทฤษฎีจลน์ศาสตร์โมเลกุล อุณหภูมิและพลังงานจลน์เฉลี่ยของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุล สมการสถานะของก๊าซในอุดมคติ (Mendeleev - Clapeyron)
การนำเสนอเพิ่มเมื่อ 12/06/2013
แนวคิดพื้นฐานและคำจำกัดความของฟิสิกส์โมเลกุลและอุณหพลศาสตร์ สมการพื้นฐานของทฤษฎีจลน์ศาสตร์โมเลกุล อุณหภูมิและพลังงานจลน์เฉลี่ยของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุล สถานะของก๊าซในอุดมคติ (สมการ Mendeleev-Clapeyron)
การศึกษาแนวคิดเกี่ยวกับร่างกายในการอธิบายธรรมชาติ สาระสำคัญก็คือสารทั้งหมดประกอบด้วยโมเลกุล ซึ่งเป็นอนุภาคน้อยที่สุดของสสารที่เก็บรักษามันไว้ คุณสมบัติทางเคมี. การวิเคราะห์ทฤษฎีจลน์ศาสตร์โมเลกุลของแก๊ส กฎหมายเกี่ยวกับก๊าซในอุดมคติ
ทดสอบเพิ่มเมื่อ 10/19/2010
กฎการอนุรักษ์พลังงานและกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ การทำงานภายนอกของระบบซึ่งกระบวนการทางความร้อนมีบทบาทสำคัญ พลังงานภายในและความจุความร้อนของก๊าซในอุดมคติ กฎบอยล์-มาริออต ชาร์ลส์ และกฎเกย์-ลุสซัก สมการปัวซง
การนำเสนอเพิ่มเมื่อ 25/07/2558
ความเร็วของโมเลกุลก๊าซ แนวคิดเรื่องการกระจายตัวของโมเลกุลก๊าซด้วยความเร็ว ฟังก์ชันการกระจายแมกซ์เวลล์ การคำนวณความเร็วรูตเฉลี่ยกำลังสอง คำจำกัดความทางคณิตศาสตร์ของความน่าจะเป็น การกระจายตัวของโมเลกุลก๊าซในอุดมคติ ค่าสัมบูรณ์ของความเร็ว
การนำเสนอเพิ่มเมื่อ 13/02/2016
ระดับความร้อนของร่างกาย อุณหภูมิเป็นหน่วยวัดพลังงานจลน์เฉลี่ยของการเคลื่อนที่เชิงแปลของโมเลกุลของก๊าซในอุดมคติ อุณหภูมิเป็นพารามิเตอร์ระดับมหภาคของสถานะของสสาร พารามิเตอร์เทอร์โมเมตริกพื้นฐาน
งานห้องปฏิบัติการ เพิ่มเมื่อ 16/07/2550
สถานะสมดุลของก๊าซในอุดมคติ คำอธิบายโดยย่อเกี่ยวกับคุณสมบัติหลักของการกระจาย Maxwell สูตรบรรยากาศ การแจกแจงแบบโบลต์ซมันน์ มลภาวะระดับไมโครและระดับนาโน แนวคิดเรื่องสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ พลังงานภายในของระบบ
การนำเสนอเพิ่มเมื่อ 09.29.2013
คำอธิบายของก๊าซจริงในแบบจำลองก๊าซอุดมคติ คุณสมบัติของการจัดเรียงโมเลกุลในก๊าซ คำอธิบายของก๊าซในอุดมคติโดยสมการคลาเปรอง-เมนเดเลเยฟ การวิเคราะห์สมการแวนเดอร์วาลส์ โครงสร้างของของแข็ง การแปลงเฟส แผนภาพสถานะ
โครงสร้างของวัตถุที่เป็นก๊าซ ของเหลว และของแข็ง
ทฤษฎีจลน์ศาสตร์โมเลกุลทำให้สามารถ ฉันด้วยเหตุนี้สารจึงสามารถอยู่ในสถานะก๊าซ ของเหลว และของแข็งได้
ก๊าซในก๊าซ ระยะห่างระหว่างอะตอมหรือโมเลกุลโดยเฉลี่ยจะมากกว่าขนาดของโมเลกุลโดยเฉลี่ยหลายเท่า (รูปที่ 1) ตัวอย่างเช่น ที่ความดันบรรยากาศ ปริมาตรของภาชนะจะมากกว่าปริมาตรของโมเลกุลในนั้นหลายหมื่นเท่า
ก๊าซถูกบีบอัดได้ง่าย และระยะห่างเฉลี่ยระหว่างโมเลกุลลดลง แต่รูปร่างของโมเลกุลไม่เปลี่ยนแปลง (รูปที่ 2)
รูปที่ 1 รูปที่ 2
โมเลกุลเคลื่อนที่ด้วยความเร็วมหาศาล—หลายร้อยเมตรต่อวินาที—ในอวกาศ เมื่อชนกัน พวกมันจะกระเด้งกันในทิศทางที่ต่างกันเหมือนลูกบิลเลียด แรงดึงดูดที่อ่อนแอของโมเลกุลก๊าซไม่สามารถจับพวกมันไว้ใกล้กัน ดังนั้นก๊าซจึงสามารถขยายตัวได้อย่างไม่มีขีดจำกัด พวกเขาไม่รักษารูปร่างหรือปริมาตร ผลกระทบมากมายของโมเลกุลบนผนังของถังทำให้เกิดแรงดันแก๊ส
ของเหลวโมเลกุลของเหลวตั้งอยู่ใกล้กันเกือบหมด (รูปที่ 3) ดังนั้นโมเลกุลของเหลวจึงมีพฤติกรรมแตกต่างจากโมเลกุลก๊าซ
ในของเหลว มีสิ่งที่เรียกว่าลำดับระยะสั้น กล่าวคือ การจัดเรียงโมเลกุลตามลำดับจะถูกคงไว้ตามระยะทางเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางโมเลกุลหลายเส้น โมเลกุลจะแกว่งไปรอบตำแหน่งสมดุลและชนกับโมเลกุลข้างเคียง ในบางครั้งเธอก็ "กระโดด" อีกครั้งเพื่อเข้าสู่ตำแหน่งสมดุลใหม่ ในตำแหน่งสมดุลนี้ แรงผลักจะเท่ากับแรงดึงดูด กล่าวคือ แรงปฏิกิริยารวมของโมเลกุลจะเป็นศูนย์
เวลาแห่งชีวิตที่ตัดสินของโมเลกุลของน้ำ เช่น เวลาที่เกิดการแกว่งรอบตำแหน่งสมดุลหนึ่งตำแหน่งที่อุณหภูมิห้อง โดยเฉลี่ยจะอยู่ที่ 10 -11 วินาที เวลาของการสั่นหนึ่งครั้งน้อยกว่ามาก (10 -12 -10 -13 วินาที) เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ระยะเวลาการคงตัวของโมเลกุลจะลดลง
ธรรมชาติของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลในของเหลวซึ่งก่อตั้งขึ้นครั้งแรกโดยนักฟิสิกส์ชาวโซเวียต Ya.I. Frenkel ทำให้เราเข้าใจคุณสมบัติพื้นฐานของของเหลว
โมเลกุลของของเหลวตั้งอยู่ติดกันโดยตรง เมื่อปริมาตรลดลง แรงผลักจะมีขนาดใหญ่มาก สิ่งนี้อธิบายถึงความสามารถในการอัดของเหลวต่ำ ดังที่คุณทราบ ของเหลวเป็นของไหล กล่าวคือ พวกมันไม่คงรูปร่างไว้ สิ่งนี้สามารถอธิบายได้ด้วยวิธีนี้ แรงภายนอกไม่เปลี่ยนจำนวนการกระโดดของโมเลกุลต่อวินาทีอย่างเห็นได้ชัด แต่การกระโดดของโมเลกุลจากตำแหน่งคงที่หนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่งนั้นเกิดขึ้นส่วนใหญ่ในทิศทางของแรงภายนอก (รูปที่ 4) นี่คือสาเหตุที่ของเหลวไหลและเป็นรูปร่างของภาชนะ
ของแข็งอะตอมหรือโมเลกุลของของแข็ง ต่างจากอะตอมและโมเลกุลของของเหลว ที่สั่นสะเทือนรอบตำแหน่งสมดุลบางอย่าง ด้วยเหตุนี้ ของแข็งจึงไม่เพียงแต่รักษาปริมาตรเท่านั้น แต่ยังรักษารูปร่างไว้ด้วย พลังงานศักย์ของการปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลของแข็งนั้นมากกว่าพลังงานจลน์ของมันอย่างมีนัยสำคัญ
มีความแตกต่างที่สำคัญอีกประการหนึ่งระหว่างของเหลวและของแข็ง ของเหลวสามารถเปรียบได้กับฝูงชน โดยที่แต่ละคนกระสับกระส่ายเบียดเสียดอยู่กับที่ และร่างกายที่มั่นคงก็เหมือนกับกลุ่มคนที่เพรียวบางของบุคคลกลุ่มเดียวกัน ซึ่งถึงแม้พวกเขาจะไม่ได้ยืนให้ความสนใจ แต่ก็ยังคงรักษาระยะห่างระหว่างกันโดยเฉลี่ยในระดับหนึ่ง . หากคุณเชื่อมต่อจุดศูนย์กลางของตำแหน่งสมดุลของอะตอมหรือไอออนของของแข็ง คุณจะได้โครงตาข่ายเชิงพื้นที่ปกติ เรียกว่าโครงตาข่ายผลึก
รูปที่ 5 และ 6 แสดงโครงผลึกของเกลือแกงและเพชร ลำดับภายในในการจัดเรียงอะตอมในคริสตัลทำให้เกิดรูปทรงเรขาคณิตภายนอกปกติ
รูปที่ 5 รูปที่ 6
ในแก๊ส ระยะห่าง l ระหว่างโมเลกุลมากกว่าขนาดของโมเลกุล r 0:l>>r 0 มาก
สำหรับของเหลวและของแข็ง lµr 0 โมเลกุลของของเหลวถูกจัดเรียงอย่างไม่เป็นระเบียบและกระโดดจากตำแหน่งที่ตัดสินไปยังอีกตำแหน่งหนึ่งเป็นครั้งคราว
ของแข็งที่เป็นผลึกมีโมเลกุล (หรืออะตอม) เรียงตัวกันอย่างเป็นระเบียบ
การตกผลึกเป็นกระบวนการเปลี่ยนเฟสของสารจากสถานะของเหลวไปเป็นสถานะของแข็ง
แบบจำลองทางทฤษฎีที่ง่ายที่สุดของก๊าซคือก๊าซในอุดมคติ ในแบบจำลองนี้ ขนาดและอันตรกิริยาของโมเลกุลจะถูกละเลย และจะพิจารณาเฉพาะการชนแบบยืดหยุ่นเท่านั้น ความสมจริงมากกว่าคือแบบจำลองก๊าซในอุดมคติแบบขยาย ซึ่งโมเลกุลจะแสดงเป็นทรงกลมยืดหยุ่นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางจำกัด งและปฏิสัมพันธ์ยังคงถูกนำมาพิจารณาเฉพาะในกรณีที่การชนกันของโมเลกุลแบบยืดหยุ่นโดยตรง
ให้เราสร้างเกณฑ์ ซึ่งเราสามารถกำหนดได้ว่าเมื่อใดที่ก๊าซจะได้รับการพิจารณาในอุดมคติ เป็นที่ชัดเจนว่าแก๊สจะเหมาะหากอยู่ในระยะไกล รระหว่างโมเลกุลของมันนั้นสามารถละเลยพลังแห่งปฏิสัมพันธ์ระหว่างพวกมันในระยะนี้ได้ ดังที่เราทราบ แรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลจะลดลงอย่างรวดเร็วตามระยะทาง r และที่ระยะทางหลายเส้นผ่านศูนย์กลางแล้ว งโมเลกุลมีขนาดเล็กมาก ดังนั้น สภาวะอุดมคติสำหรับก๊าซในแง่ขยายสามารถเขียนได้เป็น:
ร>>ง (1)
ระยะทาง รมันง่ายที่จะแสดงออกมาในแง่ของ พารามิเตอร์ที่สำคัญก๊าซเป็นความเข้มข้น n=N/V, ที่นี่ เอ็นคือจำนวนอนุภาคในก๊าซ และ วี– ปริมาณของมัน ที่จริงแล้ว ถ้าก๊าซอยู่ในสภาวะสมดุล หากไม่มีสนามภายนอก โมเลกุลของก๊าซก็จะมีการกระจายตัวในปริมาตรสม่ำเสมอ วีม. 3 จากนั้นบนขอบของลูกบาศก์ยาว 1 ม. จะมีโมเลกุล 3 √n ดังนั้นระยะห่างเฉลี่ยระหว่างโมเลกุลจะเท่ากับ
r = 1/ 3 √n (2)
จากความสัมพันธ์ (1) และ (2) จะได้ว่าเกณฑ์อุดมคติของก๊าซสามารถแสดงได้ดังนี้
ครั้งที่ 3<< 1 , ครั้งที่ 3– พารามิเตอร์ไร้มิติ (3)
เมื่อพิจารณาถึงจำนวนอนุภาคในก๊าซ N=มิลลินิวตัน A /มความเข้มข้นสามารถแสดงในรูปของความหนาแน่นของก๊าซ ρ:
n = N/ѵ = (m/ν)*(Na/m) = ρNa/m (4)
ที่ไหน ρ = เมตร/วี— ความหนาแน่นของก๊าซ
นิพจน์ (4) ช่วยให้เราสามารถเขียนเกณฑ์อุดมคติของก๊าซ (5) ในรูปแบบที่เทียบเท่ากัน
ρN A วัน 3 /ม<<1 (5),
โดยที่: ρ – ความหนาแน่นของก๊าซ; Na – ค่าคงที่ของ Avagadro; ม. – มวลก๊าซ ν = N/Na – ปริมาณของสาร
ไอโซโพรเซส
ไอโซโพรเซส- กระบวนการเหล่านี้เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นที่ค่าคงที่ของพารามิเตอร์มหภาคตัวใดตัวหนึ่ง (p, V, T)
กระบวนการเปลี่ยนสถานะของระบบอุณหพลศาสตร์ของวัตถุขนาดมหภาคที่อุณหภูมิคงที่เรียกว่า อุณหภูมิคงที่.
กระบวนการไอโซเทอร์มอลอธิบายไว้โดยกฎของบอยล์-แมริออท ซึ่งค้นพบในปี พ.ศ. 2404 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ อาร์. บอยล์ (พ.ศ. 2170-2234) และในปี พ.ศ. 2419 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส อี. มาริออตต์ (พ.ศ. 2163-2227) ที่มวลก๊าซคงที่ pV = const
สำหรับก๊าซที่มีมวลที่กำหนด ผลคูณของความดันและปริมาตรจะคงที่หากอุณหภูมิไม่เปลี่ยนแปลง
กราฟของกระบวนการไอโซเทอร์มอลในพิกัด p-V พี-ที; V-T มีแบบฟอร์มดังต่อไปนี้ (รูปที่ 7):
กระบวนการเปลี่ยนสถานะของระบบอุณหพลศาสตร์ที่ความดันคงที่เรียกว่า ไอโซบาริกจากสมการเมนเดเลเยฟ-ชาเปรอง จะได้ว่าเมื่อใด
มวลก๊าซคงที่
สำหรับมวลของแก๊สที่กำหนด อัตราส่วนของปริมาตรต่ออุณหภูมิจะคงที่ถ้าความดันแก๊สไม่เปลี่ยนแปลง
กฎหมายนี้ก่อตั้งขึ้นโดยการทดลองในปี 1802 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส J. Gay-Lussac (1778-1850)
