Изотермический процесс. Изотермический процесс — это изопроцесс, происходящий при постоянной температуре: Τ = const

Изотермический процесс — это изопроцесс, происходящий при постоянной температуре: Τ = const.

Закон экспериментально открыли независимо друг от друга английский химик и физик Роберт Бойль (1662) и французский физик Эдм Мариотт (1676).

Закон изотермического процесса (Бойля-Мариотта): для данной массы газа при постоянной температуре произведение давления на объем есть величина постоянная: T = const или для двух состояний pV=const

Для осуществления изотермического процесса надо сосуд, наполненный газом, привести в контакт с термостатом.
Термостат — это прибор для поддержания постоянной температуры. Подробнее см. wikipedia
Изотермическим процессом приближенно можно считать процесс медленного сжатия или расширения газа в сосуде с поршнем.

Термостатом в этом случае служит окружающая среда.

Изобарный процесс

Изобарный процесс — это изопроцесс, происходящий при постоянном давлении: p = const.
baros — тяжесть, вес.

Закон экспериментально исследовали независимо друг от друга французские физики Жак Шарль (1787) и Жозеф Гей-Люссак (1802).
Работа Ж. Шарля была опубликована уже после открытия Ж. Гей-Люссака. Но изобарный процесс в российских учебниках называют законом Гей-Люссака, в белорусских — законом Шарля.

Закон изобарного процесса: при данной массе газа при постоянном давлении отношение объема к абсолютной температуре есть величина постоянная: p = const или

Опыт показывает, что при малых плотностях температурный коэффициент объемного расширения не зависит от вида газа, т.е. одинаков для всех газов).

Получить изобарный процесс можно при помощи цилиндра с невесомым поршнем.

Изохорный процесс

Изохорный процесс — это изопроцесс, происходящий при постоянном объеме: V = const.
chora — занимаемое место, объем.

Закон экспериментально исследовали независимо друг от друга французские физики Жак Шарль (1787) и Жозеф Гей-Люссак (1802).
Изохорный процесс в российских учебниках называют законом Шарля, в белорусских — законом Гей-Люссака.

Закон изохорного процесса: при данной массе газа при постоянном объеме отношение давления к абсолютной температуре есть величина постоянная: V = const или

Получить изохорный процесс можно в баллоне, который не изменяет свой объем при данном изменении температуры.

Тщательная экспериментальная проверка современными методами показала, что уравнение состояния идеального газа и вытекающие из него законы Бойля-Мариотта, Гей-Люссака и Шарля достаточно точно описывают поведение реальных газов при небольших давлениях и не слишком низких температурах.

8-9. закон равнораспределения энергии по степеням свободы молекул в газе. Внутрення энергия

Внутренняя энергия — это кинетическая энергия хаотического (теплового) движения частиц системы (молекул, атомов, ядер, электронов) и потенциальная энергия взаимодействия этих частиц.
Внутренняя энергия идеального газа есть сумма кинетических энергий его частиц (энергией взаимодействия частиц пренебрегаем).

Число степеней свободы — это число независимых переменных, полностью определяющих положение молекулы как системы атомов в пространстве.

Закон Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы молекулы:
На каждую степень свободы молекулы приходится в среднем одинаковая энергия
, где
— постоянная Больцмана,
— абсолютная температура газа.

Таким образом, средняя кинетическая энергия одной молекулы газа
, где
— сумма числа поступательных, числа вращательных и удвоенного числа колебательных степеней свободы молекулы.
.
На колебательную степень свободы приходится вдвое большая энергия потому, что на нее приходится не только кинетическая энергия (как в случае поступательного и вращательного движений), но и потенциальная, причем средние значения кинетической и потенциальной энергий одинаковы.

Внутренняя энергия газа, содержащего частиц, количеством молей и массой :
.