Вопрос 32

Уравнение состояния идеального газа

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.

Универсальная газовая постоянная - 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 фнз. постоянная, входящая в ур-ние состояния 1 моля идеального газа: pv=RT), где р — давление, v — объём моля, Т — абс. темп-pa. Г. п. по своему физ. смыслу — работа расширения 1 моля идеального газа под пост. давлением при нагревании на 1 К. С другой стороны, Г. п.— разность молярных теплоёмкостей при пост. давлении и при пост. объёме cр-cv=R (для всех сильно разреженных газов). Численное значение Г. п. в единицах СИ (на 1980) 8,31441(26) Дж/(моль•К). В других ед. R = 8,314•107 эрг/(моль•К)=1,9872 кал/(моль•К) = 82,057 см3•атм/(моль•К

Универсальная газовая постоянная определяется как произведение постоянной Больцмана на число Авогадро, 

Постоя́нная Бо́льцмана (  или  ) — физическая постоянная, определяющая связь между температурой и энергией.   Дж/К

Вопрос 33

Агрега́тное состоя́ние — состояние вещества, характеризующееся определёнными качественными свойствами: способностью или неспособностью сохранять объём иформу, наличием или отсутствием дальнего и ближнего порядка и другими. Изменение агрегатного состояния может сопровождаться скачкообразным изменениемсвободной энергии, энтропии, плотности и других основных физических свойств.^[1].

Выделяют три основных агрегатных состояния: твёрдое тело, жидкость и газ. Иногда не совсем корректно к агрегатным состояниям причисляют плазму. Существуют и другие агрегатные состояния, например, жидкие кристаллы или конденсат Бозе — Эйнштейна.

Изменения агрегатного состояния это термодинамические процессы, называемые фазовыми переходами. Выделяют следующие их разновидности: из твёрдого в жидкое — плавление; из жидкого в газообразное — испарение и кипение; из твёрдого в газообразное — сублимация; из газообразного в жидкое или твёрдое —конденсация; из жидкого в твёрдое — кристаллизация. Отличительной особенностью является отсутствие резкой границы перехода к плазменному состоянию.

Определения агрегатных состояний не всегда являются строгими. Так, существуют аморфные тела, сохраняющие структуру жидкости и обладающие небольшойтекучестью и способностью сохранять форму; жидкие кристаллы текучи, но при этом обладают некоторыми свойствами твёрдых тел, в частности, могут поляризовать проходящее через них электромагнитное излучение.

Испарение. Давление насыщенного пара. С позиций молекулярно-кинетической теории находят объяснение и процессы фазовых переходов между различными состояниями вещества: испарение и конденсация, плавление и кристаллизация и т.п. Можно рассмотреть, например, испарение жидкости, находящейся в замкнутом сосуде. предполагается, что над поверхностью жидкости в начальный момент времени поддерживается состояние вакуума. По мере нагревания жидкости вследствие процесса испарения пространство над жидкостью станет наполняться молекулами. Это означает, что все более заметное число молекул жидкости приобретает кинетическую энергию, достаточную для того, чтобы преодолеть силы притяжения со стороны остающихся в жидкости молекул и перейти в газовую фазу. Переход части жидкости в пар приводит к обеднению жидкости быстрыми молекулами и, следовательно, к ее охлаждению. Если, однако, внешним источником тепла поддерживать температуру постоянной, то число молекул, покидающих жидкость, будет непрерывно нарастать. Одновременно с этим процессом будет происходить и обратный процесс, называемый конденсацией: в силу хаотичности движения молекул пара часть молекул, покинувших жидкость, снова в нее возвращается. Ясно, что число конденсирующихся молекул пропорционально плотности молекул пара. Поэтому, если сосуд закрыт, то непременно наступит момент, когда числа молекул, покидающих жидкость и возвращающихся в нее, становятся равными. Начиная с этого момента, плотность пара перестает изменяться, между жидкостью и паром установится подвижное равновесие, которое будет существовать до тех пор, пока не изменится объем или температура системы. Давление пара, при котором наблюдается равновесие, называется давлением (или упругостью) насыщенного пара