Állapotegyenletideális gáz(néha az egyenletClapeyrona vagy az egyenletMengyelejev - Clapeyrona) egy képlet, amely meghatározza az ideális gáz nyomása, moláris térfogata és abszolút hőmérséklete közötti kapcsolatot. Az egyenlet a következő:
Mivel hol az anyag mennyisége, és hol a tömeg, a moláris tömeg, az állapotegyenlet felírható:
Ez a jelölési forma a Mengyelejev-Clapeyron egyenletről (törvény) kapta a nevét.
Állandó gáztömeg esetén az egyenlet a következőképpen írható fel:
Az utolsó egyenletet ún egységes gáztörvény... Boyle törvényei ebből származnak – Mariotte, Charles és Gay-Lussac:
- Boyle törvénye – Mariotte.
- Meleg Lussac törvénye.
- törvényKároly(Gay-Lussac második törvénye, 1808.) És arány formájában 
ez a törvény kényelmes a gáz egyik állapotból a másikba való átadásának kiszámításához. A kémikus szemszögéből ez a törvény némileg eltérően hangozhat: Az azonos körülmények között (hőmérséklet, nyomás) reakcióba lépő gázok térfogata egyszerű egész számokként viszonyul egymáshoz és a keletkező gáznemű vegyületek térfogatához. . Például 1 térfogatrész hidrogén 1 térfogat klórral egyesül, és 2 térfogatrész hidrogén-klorid képződik:
1 A nitrogén térfogata 3 térfogatrész hidrogénnel egyesül, így 2 térfogatrész ammónia keletkezik:
- Boyle törvénye – Mariotte... Boyle törvénye – A Marriott névadója az ír fizikus, vegyész és filozófus, Robert Boyle (1627-1691), aki 1662-ben fedezte fel, valamint a francia fizikus, Edm Marriott (1620-1684) tiszteletére, aki önállóan fedezte fel ezt a törvényt. Boyle 1677-ben. Egyes esetekben (a gázdinamikában) az ideális gáz állapotegyenlete kényelmesen felírható a következő formában:
ahol az adiabatikus index, az anyag egységnyi tömegének belső energiája Emil Amaga megállapította, hogy nagy nyomáson a gázok viselkedése eltér a Boyle – Mariotte törvénytől. Ez a körülmény pedig a molekuláris fogalmak alapján tisztázható.
Egyrészt az erősen sűrített gázokban a molekulák mérete összemérhető a molekulák közötti távolságokkal. Így a szabad tér, amelyben a molekulák mozognak, kisebb, mint a gáz teljes térfogata. Ez a körülmény növeli a molekulák falra való ütközésének számát, mivel csökkenti azt a távolságot, amelyet a molekulának el kell repülnie, hogy elérje a falat. Másrészt egy erősen sűrített és ezért sűrűbb gázban a molekulák észrevehetően sokkal többször vonzódnak más molekulákhoz, mint egy ritka gázban lévő molekulák. Ez éppen ellenkezőleg, csökkenti a molekulák falra gyakorolt hatásának számát, mivel más molekulákhoz való vonzódás jelenlétében a gázmolekulák kisebb sebességgel mozognak a fal felé, mint vonzás hiányában. Nem túl magas nyomáson a második körülmény a fontosabb, és a termék enyhén csökken. Nagyon magas nyomáson az első körülmény fontos szerepet játszik, és a termék növekszik.
5. Az ideális gázok molekuláris kinetikai elméletének alapegyenlete
A molekuláris kinetikai elmélet alapegyenletének levezetéséhez egy monatomikus ideális gázt tekintünk. Tegyük fel, hogy a gázmolekulák kaotikusan mozognak, a gázmolekulák közötti kölcsönös ütközések száma elhanyagolható az érfalakkal szembeni ütközések számához képest, és a molekulák ütközései az érfalakkal abszolút rugalmasak. Válasszunk ki egy bizonyos DS elemi területet az érfalon, és számítsuk ki az erre a területre kifejtett nyomást. Minden ütközésnél a helyre merőlegesen mozgó molekula impulzust ad át neki m 0 v - (- m 0 v) = 2 m 0 v, ahol T 0 a molekula tömege, v - sebessége.
A Dt idő alatt csak azok a molekulák, amelyek egy henger térfogatába záródnak DS alappal és magassággal v D t Ezeknek a molekuláknak a száma n D Sv D t (n- molekulák koncentrációja).
Figyelembe kell azonban venni, hogy a molekulák ténylegesen a hely felé mozognak
A DS különböző szögekben és különböző sebességgel rendelkezik, és a molekulák sebessége minden ütközéssel változik. A számítások egyszerűsítése érdekében a molekulák kaotikus mozgását három, egymásra merőleges irányú mozgással helyettesítjük, így az idő bármely pillanatában a molekulák 1/3-a mindegyik mentén, a molekulák fele (1/6) mozog. ebben az irányban egy irányba, félig az ellenkező irányba... Ekkor az adott irányban mozgó molekulák becsapódásainak száma a DS területtel szemben 1/6 nDSvDt lesz. Amikor összeütköznek a területtel, ezek a molekulák impulzust adnak
D R = 2m 0 v 1 / 6 n D Sv D t= 1/3 n m 0 v 2 D S D t.
Ekkor az általa az érfalra gyakorolt gáznyomás az
p= DP / (DtDS) = 1/3 nm 0 v 2. (3.1)
Ha a gáz térfogatban van V tartalmaz N molekulák,
sebességgel halad v 1 , v 2 , ..., v N, azután
célszerű megfontolni négyzetes középsebesség
a gázmolekulák teljes halmazát jellemzi.
A (3.1) egyenlet a (3.2) figyelembe vételével a következő alakot ölti
p =
1
/
3
Péntek 0
A (3.3) kifejezést nevezzük az ideális gázok molekuláris-kinetikai elméletének alapegyenlete. Pontos számítás, figyelembe véve a molekulák mozgását mindenben
lehetséges irányok ugyanazt a képletet adják.
Tekintve, hogy n = N/V, kap
ahol E az összes gázmolekula transzlációs mozgásának teljes kinetikai energiája.
Mivel a gáz tömege m =Nm 0, akkor a (3.4) egyenlet átírható így
pV= 1/3 m
Egy mol gázért t = M (M - moláris tömeg), ezért
pV m = 1/3 M
ahol V m - moláris térfogat. Másrészt a Clapeyron-Mengyelejev egyenlet szerint pV m = RT. És így,
RT = 1/3 M
Mivel M = m 0 N A, ahol m 0 egy molekula tömege, N A pedig Avogadro-állandó, a (3.6) egyenletből következik, hogy
ahol k = R/N A- Boltzmann állandó. Ezért azt találjuk, hogy szobahőmérsékleten az oxigénmolekulák négyzetes középsebessége 480 m/s, a hidrogéné pedig 1900 m/s. A folyékony hélium hőmérsékletén ugyanazok a sebességek 40 és 160 m / s lesznek.
Egy ideális gázmolekula transzlációs mozgásának átlagos kinetikus energiája
(a (3.5) és (3.7) képletet használtuk) arányos a termodinamikai hőmérséklettel, és csak attól függ. Ebből az egyenletből következik, hogy T = 0 esetén
DEFINÍCIÓ: Ideális gáz olyan gáz, amelynek tulajdonságait figyelembe véve a következő feltételek teljesülnek:
a) egy ilyen gáz molekuláinak ütközése elhanyagolható méretû rugalmas golyók ütközéseként történik;
b) ütközéstől ütközésig a molekulák egyenletesen és egyenes vonalúan mozognak;
c) a molekulák közötti kölcsönhatási erőket figyelmen kívül hagyjuk.
A valódi gázok szobahőmérsékleten és normál nyomáson ideális gázként viselkednek. Ideális gázoknak tekinthetők olyan gázok, mint a hélium, hidrogén, amelyek tulajdonságai normál körülmények között is megfelelnek az ideális gáz törvényeinek.
Egy ideális gáz bizonyos tömegének állapotát három paraméter értéke határozza meg: P, V, T. Ezeket a gáz állapotát jellemző mennyiségeket ún. állapot paraméterei... Ezek a paraméterek természetesen kapcsolódnak egymáshoz, így az egyik változása a másik változását vonja maga után. Ez a kapcsolat analitikusan függvényként adható meg:
Azt a kapcsolatot, amely egy test paraméterei között kapcsolatot ad meg, ún állapotegyenlet... Következésképpen ez az összefüggés egy ideális gáz állapotegyenlete.
Tekintsünk néhány állapotparamétert, amelyek a gáz állapotát jellemzik:
1) Nyomás(P). Gázban a molekulák kaotikus mozgása következtében nyomás keletkezik, melynek következtében a molekulák egymással és az edény falával ütköznek. A molekuláknak az edény falára a molekulák oldaláról történő becsapódása következtében egy bizonyos átlagos erő hat a falra. dF... Tegyük fel, hogy a felület dS, azután . Ennélfogva:
DEFINÍCIÓ (mechanikus): Nyomás Fizikai mennyiség, számszerűen egyenlő az egységnyi felületre ható erővel, amely arra merőleges.
Ha az erő egyenletesen oszlik el a felületen, akkor. Az SI rendszerben a nyomás mérése 1Pa = 1N / m 2 -ben történik.
2) Hőfok(T).
DEFINÍCIÓ (előzetes): Hőfok A test egy termodinamikai mennyiség, amely egy makroszkopikus rendszer termodinamikai egyensúlyi állapotát jellemzi.
A termodinamikai egyensúlyi állapotban lévő elszigetelt rendszer minden részének hőmérséklete azonos. Vagyis ha az érintkező testek termikus egyensúlyi állapotban vannak, pl. ne hőátadással cseréljenek energiát, akkor ezek a testek ugyanazt a hőmérsékletet kapják. Ha a testek között hőkontaktus jön létre, és az egyik test hőátadás útján energiát ad át a másiknak, akkor az első test magasabb hőmérsékletet kap, mint a második.
A test bármely tulajdonsága (hőmérsékletkarakterisztika), a hőmérséklettől függően, felhasználható a hőmérséklet számszerűsítésére (mérésére).
Például: ha a térfogatot választjuk hőmérsékletindikátornak, és feltételezzük, hogy a térfogat lineárisan változik a hőmérséklettel, akkor a jég olvadáspontját „0”-ra és a víz forráspontját 100 °-ra választva egy Celsius-skálának nevezett hőmérsékleti skálát kapunk. Aszerint, hogy az állapot, amelyben a termodinamikai test térfogata V, a hőmérsékletet hozzá kell rendelni:
A hőmérsékleti skála egyértelmű meghatározásához meg kell állapodni a kalibrációs módszer mellett a hőmérő test (azaz a mérésre kiválasztott test) és a hőmérsékletjelző kiválasztásában is.
Ismert kettő hőmérsékleti skálák:
1) t- tapasztalati vagy gyakorlati hőmérsékleti skála (° C). (A hőmérős test választásáról és egy ehhez a skálához jellemző hőmérsékleti jellemzőről később lesz szó).
2) T- termodinamikai vagy abszolút skála (° K). Ez a skála nem függ a termodinamikai test tulajdonságaitól (de erről később lesz szó).
Az abszolút skálán mért T hőmérsékletet a gyakorlati skálán mért t hőmérséklethez viszonyítja az arány
T = t + 273,15.
Az abszolút hőmérséklet mértékegységét Kelvinnek nevezik. Gyakorlati skálán a hőmérsékletet fokban mérik. Celsius (° C). Grad értékek Kelvin és jégeső. A Celsius ugyanaz. A 0 °K-nak megfelelő hőmérsékletet abszolút nullának nevezzük, ez t = -273,15 ° C-nak felel meg.
Gáztörvények.
Ha egy ideális gáz állapotegyenletét megoldjuk
bármely paraméter tekintetében, pl. p, akkor az állapotegyenlet alakot ölt
Az iskolai fizikatanfolyamból ismert Boyle-Mariotte és Gay-Lussac törvényei pedig állapotegyenleteket adnak olyan esetekre, amikor egy paraméter állandó marad.
A jól ismert gáztörvényeket (Boyle-Mariotte, Gay-Lussac, Dalton, Avogadro) jóval a molekuláris-kinetikai elmélet megjelenése előtt empirikusan fedezték fel. Ezeket a törvényszerűségeket gázokkal végzett kísérletekben állapították meg olyan körülmények között, amelyek nem nagyon különböznek a normál légköri viszonyoktól, pl. nem túl alacsony hőmérsékleten és nem túl magas nyomáson. Más körülmények között a kísérleti gáztörvények már nem tükrözik pontosan a gázok tulajdonságait, pl. mindezek a törvények Bezárás.
Nézzünk meg néhány ilyen törvényt:
1) Boyle törvénye - Marriott ( m= állandó, T= const).
Az izotermikus folyamatokat tanulmányozva Boyle angol tudós (1662) és Mariotte francia tudós (1667) egymástól függetlenül megállapította a következő törvényt:
DEFINÍCIÓ: Adott tömegű gázhoz állandó hőmérsékleten ( T= const) a gáznyomás a térfogattal fordított arányban változik.
Analitikailag ez így írható: P· V= konst ( T= const). Az azonos hőmérsékletnek megfelelő állapothalmazt a hiperbola-egyenlet által meghatározott görbe diagramja (P, V) ábrázolja. Minden hőmérsékleti érték a saját görbéjének felel meg, ún izoterma... A gáznak az egyik állapotból a másikba való átmenetét pedig, amely állandó hőmérsékleten megy végbe, az ún izoterm folyamat.
2) Meleg-Lussac törvénye ( m= állandó, P= const).
Gay-Lussac francia fizikus az izobár gázfolyamatokat tanulmányozva 1802-ben. a következő törvényt alkotta meg:
DEFINÍCIÓ: Adott tömegű gáz esetén állandó nyomáson a gáz térfogata lineárisan változik a hőmérséklet emelkedésével: 
,
ahol V a gáz térfogata t ° hőmérsékleten;
V 0 - gáz térfogata 0 ° C-on;
a - térfogattágulás termikus együtthatója ().
A térfogati tágulási együttható azt mutatja meg, hogy a kezdeti térfogathoz képest mennyivel változik a gáz térfogata, ha 1 ° -kal melegítjük. A legtöbb gázhoz.
Az állandó nyomáson lezajló folyamatot ún izobár... Gáz esetében egy ilyen folyamat a diagramon (V, t °) egyenes vonalként jelenik meg; itt a különböző egyenesek különböző nyomásoknak felelnek meg, és ún izobárok.
3) Károly törvénye (m = const, V = const).
DEFINÍCIÓ: Adott tömegű, állandó térfogatú gáz esetén a gáznyomás lineárisan változik a hőmérséklet emelkedésével: 
,
ahol P a gáznyomás t ° hőmérsékleten;
P 0 - gáznyomás 0 ° C-on;
g - a gáznyomás termikus együtthatója ().
Az „a” együtthatóval kapcsolatban korábban elmondottakhoz hasonlóan a gáznyomás termikus együtthatója azt mutatja meg, hogy a kezdeti nyomáshoz képest mennyivel változik a gáznyomás 1 °C-os felmelegítéskor.
Ideális gázhoz is. A tökéletes gázért.
Izokórikus folyamat, azaz. az állandó térfogat mellett lejátszódó folyamatot a diagramon (P, t °) egyenes vonallal ábrázoljuk. A különböző egyenesek különböző térfogatoknak felelnek meg, és ezeket hívják izokorok.
Jegyezzük meg most, hogy minden izobár és izokor ugyanabban a pontban metszi a t ° tengelyt, amelyet az 1 + a × t ° = 0 feltétel alapján határozunk meg. Ahol 
.
Ha nullát veszünk a hőmérséklet kiindulási pontjának (ahogy volt), akkor megkapjuk a hőmérsékleti skálát Celsiusban. Ha az origót a -273,15 pontra toljuk, akkor átlépünk egy másik hőmérsékleti skálára, amit ún. abszolút(vagy Kelvin-skála).
Az abszolút skála definíciója szerint az abszolút hőmérséklet (T) és a Celsius fokban mért hőmérséklet (t) között a következő összefüggés áll fenn:
. (9.1)
A 0 °K-nak megfelelő hőmérsékletet abszolút nullának nevezzük.
Az abszolút hőmérsékleti skála és az abszolút nulla megállapításához Gay-Lussac és Charles törvényeit használtuk, és pusztán formálisan jártunk el. Kelvin azonban 1852-ben, más fizikai megfontolások alapján, ugyanazt az abszolút hőmérsékleti skálát állította fel ugyanazzal az abszolút nulla értékkel, amelyet korábban formálisan kaptunk. Ezért az abszolút hőmérséklet és az abszolút nulla fogalmát nem szabad formálisnak tekinteni, nincs fizikai jelentésük. Kelvin kimutatta, hogy az abszolút nulla az anyag lehető legalacsonyabb hőmérséklete. Az abszolút nullánál a molekulák kaotikus mozgása az anyagban leáll. Ez azonban nem jelenti azt, hogy minden mozgás leáll benne. Például az elektronok mozgása egy atomban megmarad. Jelenleg kis mennyiségű anyagot lehet az abszolút nullához nagyon közeli hőmérsékletre hűteni anélkül, hogy ez utóbbit csak néhány ezredfokkal érnénk el.
Hagyjuk most át a Gay-Lussac és Charles törvényeit leíró egyenleteket a Celsius-fokozatban mért hőmérsékletről az abszolút hőmérsékletre, t helyett az értéket helyettesítve.
és hasonlóan
(feltéve, hogy g = a).
Ezekből az egyenletekből az következik, hogy
| (P= állandó) | (9.3) | |
| (V= állandó) | (9.4) |
ahol az 1. és 2. indexek tetszőleges állapotokra vonatkoznak, amelyek ugyanazon az izobáron (9.3. egyenlet esetén) vagy ugyanazon izokoron (9.4. egyenlet esetén) találhatók.
Tehát állandó nyomáson a gáz térfogata arányos az abszolút hőmérséklettel; állandó térfogatnál pedig a gáznyomás arányos az abszolút hőmérséklettel.
Minden valódi gáz még jobban követi az egyenleteket PV= const,,, minél kisebb a sűrűsége, azaz minél nagyobb térfogatot foglal el.
Az egyenlet szerint PV= const, a térfogat a nyomás csökkenésével növekszik, és a térfogat szerint növekszik a hőmérséklettel. Ebből következően a figyelembe vett gáztörvények nem túl alacsony hőmérsékleten és alacsony nyomáson érvényesek.
Ideális gáznak nevezzük azt a gázt, amely pontosan követi ezeket az egyenleteket. Bármely valódi gáz sűrűsége csökkenésével megközelíti az ideálisat.
Megjegyzés:
1. Dalton törvénye.
MEGHATÁROZÁS: Parciális nyomás A gázelegybe belépő gáz nyomása az a nyomás, amely akkor lenne, ha az összes többi gázt eltávolítanánk a térfogatból.
Dalton angol fizikus és kémikus 1801-ben megállapította a kapcsolatot a gázelegy nyomása és a belépő gázok parciális nyomása között.
DEFINÍCIÓ: A gázelegy nyomása megegyezik a benne lévő gázok parciális nyomásának összegével.
P = P 1 + P 2 + P 3 +…
Avogadro törvénye.
Különféle gázokkal végzett kísérletek alapján Avogadro olasz tudós 1811-ben. a következő törvényt alkotta meg:
DEFINÍCIÓ: Ugyanazon hőmérsékleten és nyomáson bármely gáz kilomolja azonos térfogatot foglal el.
Normál körülmények között (t = 0 ° C, P = 1 atm) egy kilomol gáz térfogata 22,4 m3 / kmol.
9.2.4. Ideális gáz állapotegyenlet (Mengyelejev - Clapeyron egyenlet).
Ezt megelőzően olyan gázfolyamatokat vettek figyelembe, amelyekben a gázállapot egyik paramétere változatlan maradt, míg a másik kettő megváltozott. Tekintsük most azt az általános esetet, amikor a gázállapot mindhárom paramétere megváltozik, és kapjunk egy egyenletet, amely ezeket a paramétereket összekapcsolja. Az ilyen jellegű folyamatokat leíró törvény 1834-ben született. Clapeyron (francia fizikus, 1830-tól a Szentpétervári Vasúti Intézetben dolgozott) a fent tárgyalt törvények kombinálásával.
Legyen valami „m” tömegű gáz. A diagramon (P, V) vegye figyelembe annak két tetszőleges állapotát, amelyeket a P 1, V 1, T 1 és P 2, V 2, T 2 paraméterek értékei határoznak meg. A gázt az 1-es állapotból a 2-es állapotba két eljárással továbbítjuk:
1.izoterm tágulás (1®1 ¢);
2. izokhorikus hűtés (1 ¢ ®2).
A folyamat első szakaszát a Boyle-Mariotte törvény írja le tehát
. (9.5)
A folyamat második szakaszát Gay-Lussac törvénye írja le:
Ezeket az egyenleteket kiküszöbölve a következőket kapjuk:
. (9.7)
Mivel az 1-es és 2-es állapotot teljesen önkényesen vettük fel, amellett érvelhetünk, hogy bármely állapot esetén:
ahol C egy adott gáztömeg állandó értéke.
Ennek az egyenletnek az a hátránya, hogy a „C" értéke különböző gázoknál eltérő. Ennek a hátránynak a kiküszöbölésére Mengyelejev 1875-ben. némileg módosította Clapeyron törvényét, kombinálva Avogadro törvényével.
Írjuk fel a kapott egyenletet a V km térfogatra. egy 1 kilomol gáz, amely állandót jelöl „R” betűvel:
Az Avogadro törvénye szerint azonos P és T értékekkel az összes gáz kilomoljainak azonos térfogata lesz V km. és ezért az „R” állandó minden gázra azonos lesz.
Az „R” állandót univerzális gázállandónak nevezzük. A kapott egyenlet összekapcsolja a paramétereket kilomol ideális gáz, ezért képviseli az ideális gáz állapotegyenletét.
Az „R” konstans értéke kiszámítható:
.
Könnyű áttérni az 1 kmol egyenletből a tetszőleges „m” gáztömeg egyenletére, figyelembe véve, hogy ugyanazon a nyomáson és hőmérsékleten „z” kilomol gáz „z”-szer nagyobb térfogatot foglal el, mint 1 kmol. (V = z × V km.).
Másrészt az arány, ahol m a gáz tömege, m az 1 kmol tömege, határozza meg a gáz moleinek számát.
A Clapeyron-egyenlet mindkét oldalát megszorozzuk az értékkel, így kapjuk
Þ 
(9.7a)
Ez az ideális gáz állapotegyenlete, bármilyen gáztömegre felírva.
Az egyenlet más formában is megadható. Ehhez bevezetjük az értéket
ahol R- univerzális gázállandó;
N A- Avogadro száma;
Számértékek helyettesítése Rés N A a következő értéket adja:
.
Szorozzuk meg és osszuk el az egyenlet jobb oldalát ezzel N A, azután 
, itt van az „m” gáztömegben lévő molekulák száma.
Ezt szem előtt tartva
(*)
Bemutatjuk az értéket - az egységnyi térfogatra jutó molekulák számát, a képlethez jutunk:
A (*) és (**) egyenletek az ideális gáz állapotegyenletének különböző formáit képviselik.
Az egyenletből megkaphatjuk az ideális gáz arányát, majd sűrűségét 
.
Þ 
Þ .
Így az ideális gáz sűrűsége arányos a nyomással és fordítottan arányos a hőmérséklettel.
A hőmérséklet és az ideális gáz egyéb paraméterei közötti egyszerű kapcsolat csábítóvá teszi hőmérő anyagként való alkalmazását. A térfogatállandóság biztosításával és a gáznyomás hőmérséklet-indikátorként való felhasználásával ideális lineáris hőmérsékleti skálával rendelkező hőmérőt kaphatunk. Ezt a skálát hívják ideális gázhőmérséklet skála.
A gyakorlatban nemzetközi megállapodás szerint hőmérős testnek tekintik hidrogén... A hidrogénre az ideális gáz állapotegyenletével felállított skálát ún empirikus hőmérsékleti skála.
Vegyünk egy bizonyos mennyiségű, meghatározott kémiai összetételű gázt, például nitrogént, oxigént vagy levegőt, és zárjuk be egy edénybe, amelynek térfogata tetszőlegesen változtatható. Feltételezzük, hogy van egy manométerünk, vagyis egy gáznyomásmérő készülékünk és egy hőmérőnk a hőmérséklet mérésére. A tapasztalatok azt mutatják, hogy a felsorolt makroszkopikus paraméterek teljes mértékben jellemzik a gázt, mint termodinamikai rendszert abban az esetben, ha ez a gáz semleges molekulákból áll, amelyek nem rendelkeznek saját dipólusmomentummal.
Termodinamikai egyensúlyi állapotban ezek a paraméterek nem mindegyike független, az állapotegyenlet alapján kapcsolódnak egymáshoz. Ahhoz, hogy ezt az egyenletet megkapja, használnia kell
a gáz viselkedésének kísérletileg megállapított szabályszerűségei, amikor egyes külső paraméterek megváltoznak.
Az edényben lévő gáz egy egyszerű termodinamikai rendszer. Először is tegyük fel, hogy sem a gáz mennyisége, sem kémiai összetétele nem változik a kísérlet során, így csak három makroszkopikus paraméterről lesz szó - nyomásról, V térfogatról és hőmérsékletről. Feltételezzük, hogy a gázban általunk kiváltott változások olyan lassan mennek végbe, hogy a termodinamikai egyensúlyi állapotban lévő gáz egészét jellemző makroszkopikus paraméterek bármely pillanatban egészen határozott értékkel bírnak.
Izofolyamatok. Mint már említettük, bármely nem egyensúlyi állapotból a termodinamikai rendszer egy bizonyos idő alatt egyensúlyi állapotba kerül - ez a relaxációs idő. Ahhoz, hogy a makroszkopikus paraméterek egészen határozott értékekkel rendelkezzenek a rendszerben bekövetkező változásokra, ezeknek a változásoknak a karakterisztikus idejének jóval hosszabbnak kell lennie, mint a relaxációs időnek. Ez a feltétel korlátozza a gázban a folyamat megengedett sebességét, amelynél a makroszkopikus paraméterei megtartják jelentésüket.
Az egyik paraméter állandó értékével lezajló folyamatokat általában izofolyamatoknak nevezzük. Tehát azt a folyamatot, amely állandó hőmérsékleten megy végbe, izotermnek, állandó térfogaton - izokorikus (izokhorikus), állandó nyomáson - izobárnak (izobárnak) nevezik.
Boyle-Mariotte törvénye. Történelmileg az izoterm folyamatot kísérletileg gázban tanulmányozták. R. Boyle angol fizikus és tőle függetlenül E. Mariotte francia fizikus megállapította a térfogatváltozás törvényét a nyomás változása esetén: bármely gáz adott mennyiségénél állandó hőmérsékleten a térfogat fordítottan arányos a nyomással. A Boyle-törvényt általában így írják
Az állandó hőmérséklet fenntartása érdekében a vizsgálati gáznak jó hőkapcsolatban kell lennie az állandó hőmérsékletű környezettel. Ebben az esetben a gázról azt mondják, hogy egy termosztáttal érintkezik - egy nagy termikus tározóval, amelynek állapotát a vizsgált gázzal végbemenő semmilyen változás nem befolyásolja.
A Boyle-Mariotte-törvény minden gázra és keverékeikre érvényes, széles hőmérséklet- és nyomástartományban. Eltérések a
Ennek a törvénynek a követelményei csak a légköri nyomásnál több százszor nagyobb nyomáson és kellően alacsony hőmérsékleten válnak szükségessé.
A Boyle-Mariotte törvény érvényességét nagyon egyszerű eszközökkel ellenőrizheti. Ehhez elég az egyik végén lezárt üvegcső, amelyben egy higanyoszlop bizonyos mennyiségű levegőt takar (Melde cső). A levegő térfogata vonalzóval mérhető a csőben lévő légoszlop hossza mentén (45. ábra), a nyomás pedig a higanyoszlop magasságából ítélhető meg a cső különböző tájolásainál a gravitációs térben. .
A gáz állapotváltozásának és a vele járó folyamatoknak a vizuális ábrázolásához célszerű az úgynevezett -diagramokat használni, ahol a térfogat értékeit az abszcissza tengely mentén, a nyomást pedig az abszcissza tengely mentén ábrázoljuk. az ordináta tengely. A β-diagramon egy izoterm folyamatnak megfelelő görbét izotermának nevezzük.
Rizs. 45. A legegyszerűbb eszköz a Boyle-Mariotte törvény tesztelésére (Melde cső)
Rizs. 46. Gázizotermák a -diagramon
A Boyle-Mariotte törvényből következően a gázizotermák hiperbolák (46. ábra). Minél magasabb a hőmérséklet, annál távolabb helyezkedik el a megfelelő izoterma a koordinátatengelyektől.
Károly törvénye. A gáznyomás állandó térfogatú hőmérséklettől való függését J. Charles francia fizikus kísérletileg megállapította. Charles törvénye szerint a gáznyomás állandó térfogat mellett lineárisan függ a hőmérséklettől:
hol van a gáznyomás О ° С-on. Kiderült, hogy az a nyomás hőmérsékleti együtthatója minden gázra azonos és egyenlő
Meleg-Lussac törvénye. A gáz térfogatának a hőmérséklettől való függése állandó nyomáson hasonló formát mutat. Ezt Gay-Lussac francia fizikus állapította meg kísérletileg, aki megállapította, hogy a hőmérsékleti tágulási együttható minden gáz esetében azonos. Ennek az együtthatónak az értéke megegyezik a Károly-törvényben szereplő a együtthatóval. Így a Meleg-Lussac törvény így írható fel
hol van a gáz térfogata О ° С-on.
A hőmérsékleti együtthatók egybeesése Charles és Gay-Lussac törvényeiben nem véletlen, és azt jelzi, hogy ezek a kísérletileg megállapított gáztörvények nem függetlenek. Az alábbiakban ezzel foglalkozunk részletesebben.
Gáz hőmérő. Az a tény, hogy a nyomás vagy a térfogat hőmérséklettől való függése a Charles és Gay-Lussac törvényei szerint minden gáz esetében azonos, különösen kényelmessé teszi a gáz hőmérő testként történő kiválasztását. Bár a gyakorlatban kényelmetlen a gázhőmérők használata terjedelmük és hőtehetetlenségük miatt, más, gyakorlati alkalmazásokhoz kényelmesebb hőmérők kalibrálására használják őket.
Kelvin skála. A nyomás vagy térfogat függése a hőmérséklettől Charles és Gay-Lussac törvényei szerint még könnyebbé válik, ha áttérünk egy új hőmérsékleti skálára, amely megköveteli, hogy a lineáris függés egyenes arányosságba forduljon.
Ha ábrázoljuk a gáztérfogat hőmérséklettől való függését a (3) képlettel (47. ábra), és a grafikont balra folytatjuk, amíg az nem metszi a hőmérsékleti tengelyt, könnyen megbizonyosodhatunk arról, hogy a grafikon folytatása keresztezi a Г-t. tengely hőmérsékleti értéken egyenlő, mivel ezen a ponton kell elhelyezni az új hőmérsékleti skála elejét, hogy a (2) és (3) egyenlet egyenes arányosságként írható fel. Ezt a pontot abszolút nulla hőmérsékletnek nevezzük. Az új skála skáláját, vagyis a hőmérséklet mértékegységét ugyanúgy választjuk ki, mint a Celsius-skálán. Az új hőmérsékleti skálán a nulla Celsius-fok egy fokos hőmérsékletnek (pontosabban 273,15-nek) felel meg, minden más T hőmérséklet pedig a Celsius-skála megfelelő hőmérsékletéhez viszonyít az arányban.
Az itt megadott hőmérsékleti skálát Kelvin-skálának, a Celsius-skála mértékével egybeeső mértékegységet pedig kelvinnek nevezik, és K betűvel jelölik. Ezt a skálát néha Nemzetközi Gyakorlati Hőmérséklet-skálának is nevezik.
A Kelvin-hőmérséklet-skála használatakor a Gay-Lussac-törvény grafikonja az ábrán látható alakot ölti. 48, és a (2) és (3) képleteket így írhatjuk fel
Rizs. 47. Gay-Lussac törvényével kifejezve a gáz térfogatának a hőmérséklettől való függése állandó nyomáson
Rizs. 48. A Gay-Lussac-törvény grafikonja Kelvin hőmérsékleti skálán
ábra szerinti grafikon meredekségét a (6)-ban szereplő arányossági együttható jellemzi. 48.
Gáz állapotegyenlete. A kísérleti gáztörvények lehetővé teszik egy gáz állapotegyenletének felállítását. Ehhez elegendő a fenti törvények bármelyikét használni. Legyen bizonyos mennyiségű gáz térfogatú nyomású és hőmérsékletű állapotban.Vigye át egy másik (köztes) állapotba, amelyet ugyanaz a hőmérsékleti érték és néhány új V térfogat és nyomás érték jellemez.Izoterm folyamatban , a Boyle-Mariotte törvény teljesül, tehát
Most vigyük át a gázt a közbülső állapotból a végső állapotba ugyanazzal a térfogatértékkel, mint a közbenső állapotban, valamint néhány nyomás és hőmérséklet értékkel. Az izochor folyamatban a Károly-törvény teljesül, ezért
mivel (7)-be behelyettesítve és figyelembe véve, hogy végül megkapjuk
Mindhárom makroszkopikus paramétert és T-t megváltoztattuk, ennek ellenére a (9) összefüggés azt mutatja, hogy adott gázmennyiségnél (mólszám, a paraméterek kombinációja azonos értékű, függetlenül attól, hogy milyen állapotban van ez a gáz. Ez azt jelenti, hogy a (9) egyenlet egy gáz állapotegyenlete, és Clapeyron-egyenletnek nevezik.
A (9) egyenlet fenti levezetésében a Gay-Lussac törvényt nem alkalmaztuk. Könnyen belátható azonban, hogy mindhárom gáztörvényt tartalmazza. Valójában, ha feltételezzük, az izobár folyamatra azt a relációt kapjuk, amely megfelel a Gay-Lussac törvénynek.
Mengyelejev-Clapeyron egyenlet. Vegyünk egy mól gázt normál körülmények között, azaz normál légköri nyomáson. A kísérletileg megállapított Avogadro-törvény értelmében normál körülmények között egy mól bármely gáz (hélium, nitrogén, oxigén stb.) literben azonos térfogatot foglal el. Ezért bármely gáz egy móljára az univerzális gázállandónak (vagy moláris gázállandónak) nevezett és nevezett kombináció ugyanazt jelenti:
A (10) figyelembe vételével bármely gáz egy móljára vonatkozó állapotegyenlet a következő alakba írható fel:
A (11) egyenlet könnyen általánosítható tetszőleges mennyiségű gázra. Mivel azonos hőmérséklet- és nyomásértékek mellett a gázmólok 1 mol-nál nagyobb térfogatot foglalnak el, akkor
Ebben a formában a gáz állapotegyenletét először D. I. Mengyelejev orosz tudós szerezte meg. Ezért Mengyelejev-Clapeyron egyenletnek nevezik.
Tökéletes gáz. A (11) vagy (12) gázállapotegyenletet a kísérlettel megállapított gáztörvények alapján kaptuk meg. Ezek a törvények megközelítőleg teljesülnek: alkalmazhatóságuk feltételei
eltérőek a különböző gázoknál. Például a héliumra szélesebb hőmérséklet- és nyomástartományban érvényesek, mint a szén-dioxidra. A közelítő gáztörvényekből kapott állapotegyenlet is közelítő.
Mutassunk be egy fizikai modellt – egy ideális gázt. Ez alatt olyan rendszert értünk, amelyre a (11) vagy (12) egyenlet pontos. Az ideális gáz figyelemre méltó tulajdonsága, hogy belső energiája arányos az abszolút hőmérséklettel, és nem függ a gáz által elfoglalt térfogattól.
Mint a fizikai modellek használatának minden más esetben, az ideális gázmodell egy adott valós gázra való alkalmazhatósága nemcsak magának a gáznak a tulajdonságaitól függ, hanem a kérdés természetétől is, amelyre választ kell adni. Egy ilyen modell nem teszi lehetővé a különböző gázok viselkedési jellemzőinek leírását, de feltárja az összes gázra jellemző tulajdonságokat.
Konkrét feladatok példáján ismerkedhet meg az ideális gáz állapotegyenletének alkalmazásával.
Feladatok
1. Egy henger nyomás alatti nitrogént tartalmaz. A másik henger nyomás alatti oxigént tartalmaz, a gázok hőmérséklete egybeesik a környezet hőmérsékletével. Mekkora lesz a gáznyomás, ha kinyitod a hengereket egymással összekötő cső csapját?
Megoldás. A szelep kinyitása után egy nagyobb nyomású palackból egy másik palackba áramlik a gáz. Végül a nyomás a hengerekben kiegyenlítődik, és a gázok összekeverednek. Ha a hőmérséklet a gázok áramlása során változik is, a termikus egyensúly létrejötte után ismét megegyezik a környezeti levegő hőmérsékletével.
A probléma megoldásához használhatja az ideális gáz állapotegyenletét. A csap kinyitása előtt a hengerekben lévő gázok számával jelöljük
A gázkeverék végső állapotban moleket tartalmaz, térfogatot foglal el és olyan nyomáson van, amelyet meg kell határozni. Ha a Mengyelejev-Clapeyron egyenletet gázelegyre alkalmazzuk, akkor megvan
A (13) egyenletekből kifejezve és a (14)-be behelyettesítve azt találjuk
Az adott esetben, amikor a kezdeti gáznyomások azonosak, a keverék nyomása az egyensúly létrejötte után ugyanaz marad. Egy érdekes határeset a második edény légkörrel való helyettesítésének felel meg. A (15)-ből ebben az esetben azt kapjuk, hogy hol van a légkör nyomása. Ez az eredmény általános megfontolásból nyilvánvaló.
Figyeljünk arra, hogy a (15) képlettel kifejezett eredmény megfelel annak, hogy a gázkeverék nyomása megegyezik az egyes gázok parciális nyomásának összegével, azaz az egyes gázok parciális nyomásainak összegével. a gázok ugyanazon a hőmérsékleten a teljes térfogatot elfoglalják. Valójában az egyes gázok parciális nyomása a Boyle-Mariotte törvény segítségével meghatározható:
Látható, hogy a parciális nyomások összegével egyenlő össznyomást a (15) képlet fejezi ki. Azt az állítást, hogy kémiailag nem kölcsönható gázok keverékének nyomása megegyezik a parciális nyomások összegével, Dalton törvényének nevezzük.
2. A kályha begyújtása után a vidéki házban a levegő hőmérséklete 0-ról 0-ra emelkedett Hogyan változott a levegő sűrűsége?
Megoldás. Jól látható, hogy a kályha felfűtésekor a helyiség térfogata nem változott, hiszen a falak hőtágulása elhanyagolható. Ha a levegőt állandó V térfogatú zárt edényben melegítenénk, nyomása megnőne, de a sűrűsége változatlan maradna. De a tájház nem légmentes, ezért a légnyomás változatlan marad, megegyezik a külső légköri nyomással. Nyilvánvaló, hogy a T hőmérséklet emelkedésével a helyiségben lévő légtömegnek változnia kell: egy része a réseken keresztül ki kell, hogy menjen. Nyilvánvaló, hogy a vízoszlop csak nagyon kis hőmérséklet-változások esetén nem tolódik ki a csőből . Annak a hőmérséklet-változásnak a becsléséhez, amelynél az oszlop egy adott távolságot felemelkedik, átírjuk (19) a következőképpen:
Feltételezve a kiértékeléshez azt kapjuk, hogy a megadott becslés azt mutatja, hogy ezzel az igen egyszerű berendezéssel akár 0,01 K-ig is érzékelhető a hőmérsékletváltozás, mivel az oszlop helyzetében bekövetkező változás 1 mm-rel könnyen pótolható.
Mi a relaxációs idő egy termodinamikai rendszerben?
Milyen korlátozásokat kell bevezetni a gázban zajló folyamatok sebességére, hogy az egyensúlyi állapotban lévő gázt leíró makroszkopikus paraméterek minden pillanatban értelmet kapjanak?
Mi határozza meg a Boyle-Mariotte törvény (1) egyenlet jobb oldalán lévő állandó számértékét?
Mit jelentenek azok, amikor azt mondják, hogy a vizsgált rendszer termosztáttal érintkezik?
Javasoljon módot a Boyle-Mariotte törvény tesztelésére a szövegben leírt eszközzel (lásd 45. ábra).
Milyen előnyökkel jár, ha hőmérős testként gázt választunk?
Hogyan kapcsolódik a Kelvin-skála hőmérsékleti referenciapontjának megválasztása a gáztágulási hőmérsékleti együttható értékéhez?
Hogyan állapítható meg a Celsius-skálán és a Kelvin-skálán mért hőmérsékletek közötti kapcsolat?
Vezesse le egy gáz állapotegyenletét a Boyle-Mariotte és a Gay-Lussac törvények segítségével.
A Clapeyron-egyenletet csak két gáztörvény felhasználásával kaptuk meg, de mindhárom törvényt tartalmazza. Hogyan kapcsolódik ez ahhoz, hogy a gázok nyomásának és térfogatának hőmérsékleti együtthatója azonos?
Mi az univerzális gázállandó? Hogyan kapcsolódik ez Avogadro törvényéhez?
Melyik fizikai rendszert nevezzük ideális gáznak? Mi határozza meg e modell alkalmazhatóságának feltételeit? Mitől függ egy ideális gáz belső energiája?
Megmagyarázható-e a gázkeverékre kísérletileg megállapított Dalton-törvény a Mengyelejev-Clapeyron egyenlet alapján?
Hogyan fog megváltozni a 3. feladatban leírt egyszerű eszköz hőmérséklet-változásokra való érzékenysége, ha a cső felső nyílása el van dugulva?
A gáznyomást a betű jelzi R , Pascalban mérve (Newton osztva a méter négyzetével). A gáznyomást a molekuláknak az edény falára gyakorolt hatása okozza. Minél gyakoribbak az ütések, minél erősebbek, annál nagyobb a nyomás.
Az ideális gáz egy modell a fizikában. Az edényben lévő gázt akkor tekintjük ideális gáznak, ha az edény falától faláig repülő molekula nem ütközik más molekulákkal.
Az MKT alapegyenlete egy gázrendszer makroszkopikus paramétereit (nyomás, térfogat, hőmérséklet) kapcsolja össze a mikroszkopikus paraméterekkel (molekulák tömege, mozgásuk átlagos sebessége).
Hol van a koncentráció, 1/mol; a molekula tömege, kg; - a molekulák átlagos négyzetsebessége, m/s; - a molekulamozgás kinetikus energiája, J.
Az ideális gáz állapotegyenlete egy képlet, amely meghatározza az ideális gáz nyomása, moláris térfogata és abszolút hőmérséklete közötti kapcsolatot. Az egyenlet alakja:. Az ilyen egyenletet Cliperon-Mengyelejev egyenletnek nevezik.
Az utolsó egyenletet egységes gáztörvénynek nevezzük. Boyle törvényei ebből származnak – Mariotte, Charles és Gay-Lussac. Ezeket a törvényeket izofolyamat törvényeknek nevezzük:
Az izofolyamatok olyan folyamatok, amelyek ugyanazon a paraméteren vagy T-hőmérsékleten, V-térfogaton vagy p-nyomáson mennek végbe.
Izoterm folyamat - - Boyle-törvény - Mariotte (állandó hőmérsékleten és adott gáztömeg mellett a nyomás és térfogat szorzata állandó érték)
Izobár folyamat - 
- Gay-Lussac törvénye (állandó nyomáson adott gáztömeg esetén a térfogat és a hőmérséklet aránya állandó érték)
Izokórikus folyamat - 
- Charles törvénye (állandó térfogat mellett adott gáztömegnél a nyomás és a hőmérséklet aránya állandó érték)
10/2. A menetinga lengésperiódusának a menet hosszától való függésének (és a periódus függetlenségének a terhelés súlyától) ellenőrzése
Rendelkezésére áll egy állvány, melynek lábához 100 cm hosszú, 0,1 kg súlyú cérna van kötve, egy 0,1 kg súlyú súlykészlet, egy stopper.
Mérjük meg a súly lengési periódusát az egyensúlyi helyzettől való kezdeti eltéréssel 5 cm-rel, akaszunk fel még egy 0,1 kg-os súlyt a cérnára és mérjük meg újra a lengés időtartamát. Megerősítik-e a kísérleti eredmények azt a feltételezést, hogy az időszak is megduplázódott?
Mérjük meg egy súllyal és egy 100 cm hosszú húrral az inga lengési periódusát, melynek kezdeti eltérése az egyensúlyi helyzettől 5 cm. Csökkentsük a húr hosszát 25 cm-re, és mérjük meg újra az inga periódusát! Megerősítik-e a kísérleti eredmények azt a feltételezést, hogy ha a fonal hossza 4-szeresére csökken, akkor a rezgési periódus 2-szeresére csökken?
11. ÉVAD 11
Párolgás és kondenzáció. Telített és telítetlen gőzök. A levegő páratartalma. Légnedvesség mérés.
Párolgás - párolgás, amely bármely hőmérsékleten a folyadék szabad felületéről történik. A molekulák kinetikus energiájának egyenetlen eloszlása a hőmozgás során azt a tényt eredményezi, hogy a folyadék vagy szilárd anyag egyes molekuláinak kinetikai energiája bármely hőmérsékleten meghaladhatja más molekulákkal való kötéseik potenciális energiáját. Több kinetikus energiával rendelkeznek a nagy sebességű molekulák, és a test hőmérséklete a molekuláinak mozgási sebességétől függ, ezért a párolgás a folyadék lehűlésével jár. A párolgási sebesség függ: a nyitott felület területétől, hőmérséklettől, a folyadék közelében lévő molekulák koncentrációjától. A kondenzáció egy anyag gáz halmazállapotból folyékony halmazállapotba való átmenetének folyamata.
A folyadék elpárologtatása zárt edényben állandó hőmérsékleten a párolgó anyag molekuláinak gázhalmazállapotú koncentrációjának fokozatos növekedéséhez vezet. A párolgás kezdete után valamivel a gáz halmazállapotú anyag koncentrációja eléri azt az értéket, amelynél a folyadékba visszatérő molekulák száma egyenlő lesz a folyadékból ugyanannyi idő alatt távozó molekulák számával. Dinamikus egyensúly jön létre az anyag párolgási és kondenzációs folyamatai között. A folyadékkal dinamikus egyensúlyban lévő gáz halmazállapotú anyagot telített gőznek nevezzük. (A gőznek nevezzük a párolgás során a folyadékot elhagyó molekulák összességét.) A telítettnél alacsonyabb nyomású gőzt telítetlennek nevezzük.
A tározók felszínéről, a talaj- és növénytakaróról a víz folyamatos párolgása, valamint az emberek és állatok légzése miatt a vízgőz mindig megtalálható a légkörben. Ezért a légköri nyomás a száraz levegő és a benne lévő vízgőz nyomásának összege. A vízgőznyomás akkor lesz a legmagasabb, ha a levegő gőzzel telített. A telített gőz, ellentétben a telítetlen gőzzel, nem engedelmeskedik az ideális gáz törvényeinek. Tehát a telített gőz nyomása nem a térfogattól, hanem a hőmérséklettől függ. Ez a függés nem fejezhető ki egyszerű képlettel, ezért a telített gőz nyomásának hőmérséklettől való függésének kísérleti vizsgálata alapján táblázatokat állítottak össze, amelyek alapján különböző hőmérsékleteken meg lehet határozni annak nyomását.
A levegőben lévő vízgőz nyomását egy adott hőmérsékleten abszolút páratartalomnak vagy vízgőznyomásnak nevezzük. Mivel a gőznyomás arányos a molekulák koncentrációjával, az abszolút páratartalom a levegőben lévő vízgőz sűrűsége egy adott hőmérsékleten, kilogramm per köbméterben (p) kifejezve.
A természetben megfigyelhető jelenségek többsége, például a párolgás sebessége, a különféle anyagok kiszáradása, a növények hervadása nem a levegőben lévő vízgőz mennyiségétől függ, hanem attól, hogy ez a mennyiség milyen közel áll a telítettséghez, azaz a telítettségi fokot jellemző relatív páratartalomra.levegő vízgőzzel. Alacsony hőmérsékleten és magas páratartalom mellett a hőátadás megnő, és az ember hipotermiának van kitéve. Magas hőmérsékleten és páratartalom mellett a hőátadás élesen csökken, ami a test túlmelegedéséhez vezet. Az ember számára a legkedvezőbb a középső éghajlati szélességeken a 40-60%-os relatív páratartalom. A relatív páratartalom a levegőben egy adott hőmérsékleten lévő vízgőz sűrűségének (vagy nyomásának) az azonos hőmérsékletű vízgőz sűrűségéhez (vagy nyomásához) viszonyított aránya, százalékban kifejezve, pl.
11/2. Kísérleti feladat az "Elektromágneses indukció" témában:
elektromágneses indukció jelenségének megfigyelése.
Rendelkezésére áll az elektromágneses indukció jelenségének tanulmányozására alkalmas berendezés: mágnes, huzaltekercs, milliampermérő.
Csatlakoztasson egy milliampermérőt a tekercshez, vizsgálja meg a tekercsben az indukciós áram elérésének lehetséges módjait. Következtetést vonjon le az elektromos áram keletkezésének feltételeiről.
11. Termodinamikai munka. Belső energia. A termodinamika első főtétele. Adiabatikus folyamat. A termodinamika második főtétele.
Mint ismeretes, a súrlódási erők sajátossága, hogy a súrlódási erők ellen végzett munka nem növeli sem a kinetikus, sem a potenciális energiát. A súrlódó erők elleni munka azonban nem marad észrevétlen. Például a test mozgása légellenállás jelenlétében a testhőmérséklet emelkedéséhez vezet. Ez a növekedés esetenként igen nagy is lehet – a légkörbe kerülő meteoritok éppen a légellenállás okozta felmelegedés miatt égnek el benne. Ezenkívül a súrlódási erők jelenlétében történő mozgáskor a test állapota megváltozhat - olvadás stb.
Tehát, ha a mozgás súrlódási erők jelenlétében történik, akkor először is csökken a kinetikus és a potenciális energia összege a folyamatban részt vevő összes szerv, másodszor a súrlódó testek állapotában változás áll be(fűtés, halmozódási állapot változása stb.).
A testek állapotának ilyen változásai energiatartalékuk megváltozásával járnak. A test állapotától, különösen a hőmérsékletétől függő energiát nevezzük belső energia.
A test belső energiája megváltozhat, amikor a test munkát végez, vagy a testen, valamint amikor hőt adnak át egyik testről a másikra. A belső energiát ugyanabban a mértékegységben mérik, mint a mechanikai energiát.
Ha figyelembe vesszük a folyamatban részt vevő összes testet, és figyelembe vesszük az összes test mechanikai és belső energiájának változását, akkor végül azt kapjuk, hogy az összenergia állandó érték.... Ez a teljes energia megmaradásának törvénye. A termodinamikában úgy hívják első indításés a következőképpen van megfogalmazva: a gáznak leadott hő belső energiájának megváltoztatására és a gáz által külső erőkkel szemben végzett munkára megy át:
Azt a folyamatot, amelynek során a hőátadás annyira elhanyagolható, hogy elhanyagolható, ún adiabatikus.
Hőátadás- olyan folyamat, amelyben az egyik test belső energiája növekszik, a másiké pedig csökken. Ennek a folyamatnak a jellemzésére vezetjük be a fogalmat a hőmennyiség- Ez a test belső energiájában bekövetkező változás, amely a hőátadás során következik be. Egy ilyen eljárásnál Q = 0, A = -DU, azaz. a munkát gáz végzi a belső energia változása miatt.
A termodinamika második főtétele- fizikai elv, amely korlátozza a testek közötti hőátadási folyamatok irányát. A termodinamika második főtétele tiltja a második típusú úgynevezett örökmozgó gépeket, ami azt mutatja, hogy lehetetlen a rendszer teljes belső energiáját hasznos munkára fordítani. A termodinamika második főtétele a termodinamika keretein belül nem bizonyítható posztulátum. Kísérleti tények általánosítása alapján jött létre, és számos kísérleti megerősítést kapott.
Gáznyomás molekulák ütközésének eredményeképpen egy edény falával (és egy gázba helyezett testen) történik, amelyben véletlenszerűen mozgó gázmolekulák vannak... Minél gyakoribbak az ütések, annál erősebbek - annál nagyobb a nyomás. Ha a gáz tömege és térfogata változatlan, akkor a nyomása zárt edényben teljes mértékben a hőmérséklettől függ. A nyomás a transzlációsan mozgó gázmolekulák sebességétől is függ. Nyomásegység - pascal p (Pa) ... Mérje meg a gáznyomást nyomásmérővel (folyékony, fém és elektromos).
Ideális gáz Egy igazi gázmodell. Az edényben lévő gázt akkor tekintjük ideális gáznak, ha az edény falától faláig repülő molekula nem ütközik más molekulákkal. Pontosabban, az ideális gáz olyan gáz, amelynek molekulái közötti kölcsönhatás elhanyagolható ⇒ E-től >> E-ig.
Az MKT alapegyenlete összekapcsolja a makroszkopikus paramétereket (nyomás p , hangerő V , hőfok T , súly m ) mikroszkopikus paraméterekkel rendelkező gázrendszer (molekula tömege, mozgásuk átlagos sebessége):
Ahol n - koncentráció, 1/m 3; m A molekula tömege, kg; A molekulák átlagos négyzetsebessége, Kisasszony.
Ideális gáz állapotegyenlete közötti kapcsolatot megállapító képlet nyomás, térfogat és abszolút hőmérséklet ideális gáz, amely az adott gázrendszer állapotát jellemzi. 
—Mengyelejev – Clapeyron egyenlet (tetszőleges gáztömegre). R = 8,31 J/mol K
— univerzális gázállandó. pV
=
RT
- (1 mólra).
Gyakran kell vizsgálni azt a helyzetet, amikor a gáz állapota megváltozik, miközben mennyisége változatlan marad ( m = állandó ) és kémiai reakciók hiányában ( M = állandó ). Ez azt jelenti, hogy az anyag mennyisége ν = állandó ... Azután:
Egy ideális gáz állandó tömegénél a nyomás és a térfogat szorzatának az abszolút hőmérséklethez viszonyított aránya egy adott állapotban állandó érték: — Clapeyron egyenlet.
Termodinamikai folyamat (vagy egyszerűen folyamat) egy gáz állapotának időbeli változása. A termodinamikai folyamat során a makroszkopikus paraméterek értékei megváltoznak - nyomás, térfogat és hőmérséklet. Különösen érdekesek izofolyamatok - termodinamikai folyamatok, amelyekben az egyik makroszkopikus paraméter értéke változatlan marad. A három paraméter mindegyikét szekvenciálisan rögzítve m-et kapunk Háromféle izofolyamat.
Az utolsó egyenletet egységes gáztörvénynek nevezzük. Kiderül Boyle törvényei – Marriott, Charles és Gay-Lussac. Ezeket a törvényeket izofolyamat törvényeknek nevezzük:
Izofolyamatok - ezek olyan folyamatok, amelyek ugyanazon a paraméteren vagy T-hőmérsékleten, vagy V térfogaton vagy p-nyomáson mennek végbe.
Izoterm folyamat- - Boyle-törvény - Mariotte (állandó hőmérsékleten és adott gáztömeg mellett a nyomás és a térfogat szorzata állandó érték)
Izobár folyamat — 
- törvény
