19 В основе МКТ строения вещества лежат три положения, каждое из которых доказано с помощью наблюдений и опытов (броуновское движение, диффузия и др.):
1. вещество состоит из частиц;
2. частицы хаотически движутся;
3. частицы взаимодействуют друг с другом.
Упрощенный вывод основного уравнения МКТ[править | править вики-текст]
Пусть имеется частиц массой в некотором кубическом сосуде.
Так как молекулы движутся хаотически, то события, состоящие в движении в одном из шести независимых направлений пространства, совпадающих с осями декартовой системы координат, равновероятны.
Поэтому, в каждом из этих направлении движется частиц.
Пусть все частицы обладают одинаковой скоростью .
Каждая из частиц, сталкивающихся со стенкой, передаёт ей импульс .
Если площадь стенки , а концентрация - , то количество частиц, сталкивающихся со стенкой за время равно .
Так как , а - суммарная сила взаимодействия частиц со стенкой, то подставив соответствующие значения получим ,
так как , то
|
|
1. Для данной массы газа при постоянной температуре давление газа изменяется обратно пропорционально объему (закон Бойля-Мариотта):
В соответствии с формулой (5) изотермический процесс представляется на графике гиперболой, которая называется изотермой (рис.3). |
2. Для данной массы газа при постоянном давлении объем газа изменяется линейно с температурой (закон Гей-Люссака):
, | (6) |
где - объем газа при 0oС, V - объем газа при температуре , - коэффициент объемного расширения газа.
3. Для данной массы газа при постоянном объеме давление газа изменяется линейно с температурой (закон Шарля):
, | (7) |
где - давление газа при 0oС, P - давление газа при температуре , - термический коэффициент давления газа.
Оказалось, что для всех газов
.
Уравнение состояния идеального газа (иногда уравнение Клапейрона или уравнениеМенделеева — Клапейрона) — формула, устанавливающая зависимость между давлением,молярным объёмом и абсолютной температурой идеального газа. Уравнение имеет вид:
,
где
· — давление,
· — молярный объём,
· — универсальная газовая постоянная
· — абсолютная температура, К.
Универса́льная га́зовая постоя́нная (также — постоянная Менделеева)— термин, впервые введённый в употребление Д. Менделеевым в 1874 г. Численно равна работе расширения одного моля идеального газа в изобарном процессе при увеличении температуры на 1 К.
Универсальная газовая постоянная выражается через произведение постоянной Больцмана на число Авогадро, . Универсальная газовая постоянная более удобна при расчетах, когда число частиц задано в молях.
|
|