Уравнение состояния идеального газа. Изопроцессы

Соотношение

р = nкТ,

связывающее давление газа с его температурой и концентрацией молекул, может быть записано в другой форме, устанавливающей связь между макроскопическими параметрами газа - объемом V, давлением р, температурой Т и количеством вещества v. Для этого нужно использовать равенства

N /V=vN_a/V= mN_a/MV.

Здесь N - число молекул в сосуде, N_A - постоянная Авогадро,m - масса газа в сосуде, М - молярная масса газа. В итоге получим;

pV= vN _a кТ= mN _aкТ/M

Произведение постоянной Авогадро N_A на постоянную Больцмана к называется универсальной газовой постоянной и обозначается буквой R. Ее численное значение в СИ есть:

R = 8,31 Дж/моль*К.

Соотношение pV=vRT =mRT/M называется уравнением состояния идеального газа.

Если температура газа равна Т_н= 273 К (О °С), а давление р_н = 1 атм =1,013*10⁵ Па, то говорят, что газ находится при нормальных условиях. Как следует из уравнения состояния идеального газа, один моль любого газа при нормальных условиях занимает один и тот же объем Vo, равный

Vo = 0,0224 м³/моль = 22,4 дм³/моль.

Это утверждение называется законом Авогадро.

Процессы, в которых один из параметров (р, V или Т) остается неизменным называются изопроцессами.

Изотермический процесс (Т = const)

Изотермическим процессом называют процесс, протекающий при постоянной температуре Т.

pv = const - закон Бойля- Мариотта.

Изохорный процесс (V = const)

Изохорный процесс - это процесс нагревания или охлаждения газа при постоянном объеме V и при условии, что количество вещества v в сосуде остается неизменным p/T=const -законом Шарля.

Изобарный процесс (р = const)

Изобарным процессом называют процесс, протекающий при неизменным давлении р.

V/T=const - законом Гей-Люссака.

2. Отношение полезной работы к полной называется КПД. КПД любого механизма всегда меньше 100%. Фотоэффектом называется вырывание электрона вещества под действием света. Максимальная скорость вылетающих электронов зависит от частоты колебаний электромагнитной волны и растет с увеличением частоты. h v=Авых + mV²/2, где h постоянная Планка.

При испускании свет ведет себя подобно потоку частиц с энергией Е =hv, зависящей от частоты испускания. Сама световая частица получила название фотон, или световой квант. Энергия фотона часто выражается через циклическую частоту ὼ=2Пv. Фотон не имеет массы. Таким, р=mс=hv/с=h/λ.

Все макроскопические процессы в природе протекают только в одном направлении. В обратном направлении они самопроизвольно протекать не могут. Необратимыми процессами называются такие процессы, которые могут самопроизвольно протекать только в одном направлении. Второй закон ТД: невозможно перевести теплоту от более холодной системы к более горячей при отсутствии других одновременных изменений в обеих системах или в окружающих телах.

Планк высказал гипотезу о том, что абсолютно черное тело испускает и поглощает свет определенными порциями - квантами. Значение минимальной порции энергии - кванта - по теории Планка прямо пропорционально частоте света.