No Image

При изохорном увеличении температуры двухатомного газа

СОДЕРЖАНИЕ
12 просмотров
11 марта 2020

Консультации и решение задач по физике.

Лучшие эксперты в этом разделе

Коцюрбенко Алексей Владимирович
Статус: Модератор
Рейтинг: 1684
Gluck
Статус: 10-й класс
Рейтинг: 459
Roman Chaplinsky / Химик CH
Статус: Модератор
Рейтинг: 382
Перейти к консультации №:

Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос:

При изохорном увеличении температуры двухатомного газа в 4 раза его давление возросло в 6 раз. Определите степень диссоциации (отношение числа продиссоциированных (распавшихся) молекул к начальному числу молекул) в данном процессе.

Состояние: Консультация закрыта

Дано: p1, T1, V — параметры двухатомного газа в начальном состоянии; p2=6p1, T2=4T1, V — параметры смеси двухатомного и одноатомного газов в конечном состоянии.

Определить: α — степень диссоциации газа в конечном состоянии.

Обозначим x — количество вещества двухатомного газа в начальном состоянии, y — количество вещества двухатомного газа в конечном состоянии, z — количество вещества одноатомного газа в конечном состоянии. Тогда

Литература
1. Аксенович Л. А., Ракина Н. Н., Фарино К. С. Физика в средней школе. — Минск: Адукацыя i выхаванне, 2004. — 720 с.

+1

Отправлять сообщения
модераторам могут
только участники портала.
ВОЙТИ НА ПОРТАЛ »
регистрация »

s_ani_k
Посетитель

ID: 403448

Здравствуйте, а откуда тут 1/2?

Возможность оставлять сообщения в мини-форумах консультаций доступна только после входа в систему.
Воспользуйтесь кнопкой входа вверху страницы, если Вы зарегистрированы или пройдите простую процедуру регистрации на Портале.

Что ты хочешь узнать?

Ответ

Проверено экспертом

  • Комментарии
  • Отметить нарушение

Ответ

p0T0=p1T1; ∆p=p1-p0; p1=p0+∆p;

4p0T0= p0T0+ ∆pT0
p0=(∆p)3
p0=50кПа

В термодинамике при изучении переходов из начального в конечное состояние некоторой системы важно знать тепловой эффект процесса. С этим эффектом тесно связано понятие теплоемкости. В данной статье рассмотрим вопрос, что понимают под изохорной теплоемкостью газа.

Читайте также:  Прамотроник 158106 15 руководство по ремонту

Идеальный газ

Идеальным называется такой газ, частицы которого считаются материальными точками, то есть не имеют размеров, но обладают массой, и у которого вся внутренняя энергия состоит исключительно из кинетической энергии движения молекул и атомов.

Любой реальный газ в идеале никогда не будет удовлетворять описанной модели, поскольку его частицы все же имеют некоторые линейные размеры и взаимодействуют между собой с помощью слабых ван-дер-ваальсовых связей или химических связей другого типа. Однако при низких давлениях и высоких температурах расстояния между молекулами велики, а их кинетическая энергия превышает потенциальную в десятки раз. Все это позволяет применять с высокой степенью точности идеальную модель для реальных газов.

Внутренняя энергия газа

Внутренняя энергия любой системы – это физическая характеристика, которая равна сумме потенциальной и кинетической энергии. Поскольку в идеальных газах можно пренебречь потенциальной энергией, то для них можно записать равенство:

Где Ek – энергия кинетическая системы. Используя молекулярно-кинетическую теорию и применяя универсальное уравнение состояния Клапейрона-Менделеева, несложно получить выражение для U. Оно записано ниже:

Здесь T, R и n – абсолютная температура, газовая постоянная и количество вещества соответственно. Величина z – это целое число, показывающее количество степеней свободы, которыми обладает молекула газа.

Изобарная и изохорная теплоемкость

В физике теплоемкостью называется количество теплоты, которое необходимо предоставить изучаемой системе, чтобы нагреть ее на один кельвин. Справедливо также и обратное определение, то есть теплоемкость – это количество теплоты, которое система выделяет при охлаждении на один кельвин.

Проще всего для системы определить изохорную теплоемкость. Под ней понимают теплоемкость при постоянном объеме. Поскольку система в таких условиях работу не совершает, то вся энергия расходуется на повышение внутренних энергетических запасов. Обозначим изохорную теплоемкость символом CV, тогда можно записать:

Читайте также:  Монстер битс наушники оригинал

То есть изменение внутренней энергии системы прямо пропорционально изменению ее температуры. Если сравнить это выражение, с записанным в предыдущем пункте равенством, то приходим к формуле для CV в идеальном газе:

Данной величиной на практике неудобно пользоваться, поскольку она зависит от количества вещества в системе. Поэтому было введено понятие удельной изохорной теплоемкости, то есть величины, которую рассчитывают либо на 1 моль газа, либо на 1 кг. Обозначим первую величину символом CV n , вторую – символом CV m . Для них можно записать такие формулы:

Здесь M – молярная масса.

Изобарной называется теплоемкость при поддержании постоянного давления в системе. Примером такого процесса является расширение газа в цилиндре под поршнем при его нагревании. В отличие от изохорного, во время изобарного процесса подводимое к системе тепло расходуется на повышение внутренней энергии и на выполнение механической работы, то есть:

Энтальпия изобарного процесса представляет собой произведение изобарной теплоемкости на изменение температуры в системе, то есть:

Если рассмотреть расширение при постоянном давлении 1 моль газа, то первое начало термодинамики запишется в виде:

Последнее слагаемое получено из уравнения Клапейрона-Менделеева. Из этого равенства следует связь между изобарной и изохорной теплоемкостями:

Для идеального газа удельная молярная теплоемкость при постоянном давлении всегда больше соответствующей изохорной характеристики на величину R=8,314 Дж/(моль*К).

Степени свободы молекул и теплоемкость

Выпишем еще раз формулу для удельной молярной изохорной теплоемкости:

В случае газа одноатомного величина z = 3, поскольку атомы в пространстве могут перемещаться лишь в трех независимых направлениях.

Если же речь идет о газе, состоящем из двухатомных молекул, например, кислород O2 или водород H2, то, помимо поступательного движения, эти молекулы могут еще вращаться вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, то есть z будет равно 5.

Читайте также:  Игры с расширением nes

В случае более сложных молекул для определения CV n следует использовать z=6.

Комментировать
12 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
Adblock detector