Теоретические сведения

Идеальный газ – математическая модель газа, в которой предполагается, что потенциальной энергией взаимодействия между молекулами можно пренебречь.

Основными термодинамическими параметрами идеального газа являются давление, температура и объем.

Связь между давлением газа и его микропараметрами задается основным уравнением молекулярно-кинетической теории, которое может быть представлено в виде (1-3):

, (1)

где p – давление газа;

m₀ – масса молекулы газа;

n – концентрация молекул газа;

 – средний квадрат скорости молекул газа.

, (2)

где  – средняя кинетическая энергия движения молекул газа.

, (3)

где – постоянная Больцмана

T – абсолютная температура

Абсолютная температура – мера средней кинетической энергии:

  (для идеального газа)

Связь между термодинамическими параметрами газа задается уравнением состояния (уравнением Менделеева-Клапейрона):

 

,

где V – объем газа;

m – масса газа;

M – молярная масса;

 – универсальная газовая постоянная

Из уравнения состояния следует вывод: связь между термодинамическими параметрами газа не изменяется при протекании термодинамических процессов:

 – объединенный газовый закон

  Внутренняя энергия идеального газа может быть определена по формуле:

Способы изменения внутренней энергии газа:

1. Теплопередача (теплообмен):

2. Работа: .

Если , то газ совершает работу (расширение). Если , то внешние силы совершают работу над газом (сжатие).

 

Таким образом: Или:

 – первое начало термодинамики

При неизменном значении одного из термодинамических параметров происходит изопроцесс. Характеристики изопроцессов представлены в Таблице 3-1.

 

Таблица 3-1 Изопроцессы

 

Название процесса	Постоянный параметр	Газовый закон	Первое начало термодинамики
Изотермический
Изобарный
Изохорный