Van der Waalsove koeficienty pre dusík. Skutočné plyny
Ako sme už spomenuli, pri nízkych teplotách a vysokých tlakoch je Mendelejevova-Clapeyronova stavová rovnica pre ideálny plyn nevhodná.
Berúc do úvahy vnútorný objem molekúl a sily medzimolekulovej interakcie, holandský fyzik I. van der Waals(1837 – 1923) odvodil rovnicu „skutočného plynu“ pomocou dvoch korekcií Mendelejevovej – Clapeyronovej rovnice.
Zohľadnenie vnútorného objemu molekúl. Prítomnosť odpudivých síl, ktoré pôsobia proti prenikaniu iných molekúl do objemu obsadeného molekulou, vedie k tomu, že skutočný voľný objem, v ktorom sa môžu molekuly skutočného plynu pohybovať, bude rovný V μ (ako v Mendelejevovej-Clapeyronovej rovnici pre jeden mól plynu) a V = (V μ -b) , Kde b – korekcia na vnútorný objem molekúl.
Dá sa ukázať, že novela b rovná štvornásobku objemu molekúl. Ak sa napríklad dve molekuly priblížia k sebe, stred žiadnej z nich sa nemôže priblížiť k stredu druhej molekuly na vzdialenosť menšiu ako je priemer. d molekuly (obaly molekúl sa považujú za nepreniknuteľné). To znamená, že sférický objem polomeru je nedostupný pre stredy oboch molekúl d, tie. objem rovný osemnásobku objemu molekuly alebo štvornásobku objemu molekuly na molekulu.
Účtovanie príťažlivosti molekúl. Keďže v určitých vzdialenostiach medzi molekulami pôsobia príťažlivé sily (a ako sme už povedali, objavujú sa pred odpudivými silami), ich pôsobenie vedie k vzniku „dodatočného“ pôsobenia na molekuly „ideálneho“ plynu. Van der Waals nazval tento tlak „vnútorným“ tlakom. Pomocou modelu „skutočného“ plynu výpočty ukázali, že „vnútorný“ tlak molekúl je nepriamo úmerný druhej mocnine molárneho objemu, t.j.
, (17.6)
Kde A – druhá van der Waalsova konštanta (korekcia), charakterizujúca pôsobenie medzimolekulových príťažlivých síl, V μ - molárny objem plynu.
Zavedením týchto pozmeňujúcich a doplňujúcich návrhov sa dostávame do finále van der Waalsova rovnica pre jeden mól plynu :
. (17.7)
Pre ľubovoľné množstvo látky v ν mólov plynu (od v = m/M u ) berúc do úvahy skutočnosť, že V = ν V μ , van der Waalsova rovnica bude mať tvar:
, (17.8)
kde sú pozmeňujúce a doplňujúce návrhy a A b – konštanty pre každý jednotlivý plyn veličiny vypočítané z experimentálnych údajov (v najjednoduchšom prípade sú van der Waalsove rovnice napísané pre dva stavy plynu známe zo skúseností a vyriešené pre veličiny a A b ).
Keďže pri odvodzovaní rovnice pre „skutočný“ plyn urobil Van der Waals niekoľko veľmi významných zjednodušení, je to, podobne ako Mendelejevova-Clapeyronova rovnica, celkom blízkych rovnica, ktorá sa však lepšie zhoduje (najmä pre nie veľmi stlačené plyny) so skúsenosťami ako stavová rovnica ideálneho plynu.
Na presnejšie popísanie experimentálnych údajov pre reálne plyny sa používajú empirické stavové rovnice, najčastejšie Kamerlingh-Onnesova rovnica, ktorá má tvar:
, (17.9)
ktorý je skonštruovaný tak, že je vždy možné uviesť túto rovnicu do súladu s experimentálnymi údajmi jednoduchým zavedením ďalších členov bez zmeny tvaru rovnice. Odds B, C, F sa volajú virálny koeficienty a sú reprezentované ako polynómy usporiadané v rastúcich mocninách T -1 :
, (17.10)
a podobne pre koeficienty C, D, E, F .
Pri vysokých teplotách môže byť posledný člen v (5) vynechaný a potom bude izoterma hyperbola, ktorej asymptoty sú izobary R= 0 a izochóra V = b .
Študovať izotermy pri akýchkoľvek hodnotách T vynásobte rovnicu (4). V 2 . Po otvorení zátvoriek bude mať rovnica izotermy tvar (6)
Toto je rovnica tretieho stupňa V, pri akom tlaku R je zahrnutý ako parameter. Keďže jej koeficienty sú reálne, rovnica má buď jeden reálny koreň, alebo tri korene. Každý koreň v rovine ( V,P) zodpovedá bodu, v ktorom je izobara P = konšt prekračuje izotermu. V prvom prípade, keď existuje jeden koreň a jeden priesečník. To sa stane, ako sme videli, pri akomkoľvek tlaku, ak je teplota dostatočne vysoká. Izoterma vyzerá ako monotónne klesajúca krivka MN.
Pri nižších teplotách a správnych tlakoch R rovnica (6) má tri korene V 1 , V 2 , V 3. V takýchto prípadoch izobara P = konšt pretína izotermu v troch bodoch L, C, G(obr. 1). Izoterma obsahuje vlnitý úsek LBCAG. Najprv monotónne klesá (sekcia D.B.), potom na webe B.A. stúpa monotónne a za bodom A padá opäť monotónne. Pri nejakej strednej teplote tri korene V 1 , V 2 , V 3 sa stávajú rovnocennými. Táto teplota a príslušná izoterma sa nazývajú kritický. Kritická izoterma FKH klesá monotónne všade, okrem jedného bodu K,čo je inflexný bod izotermy. V ňom je dotyčnica k izoterme vodorovná. Bodka K volal kritický bod. Zodpovedajúci tlak Pk, objem Vk a teplotu Tk tiež nazývaný kritický. Látka je vraj in kritický stav, ak sa jeho objem a tlak (a teda aj teplota) rovnajú kritickej hodnote.
Na nájdenie kritických parametrov Pk, Vk, Tk Zoberme si, že v kritickom bode sa rovnica (6) zmení na rovnicu (7).
Pretože v tomto prípade sa všetky tri korene zhodujú a sú rovnaké Vk, rovnicu treba zredukovať do tvaru (8).
Kockovaním a porovnaním koeficientov rovníc (7) a (8) získame tri rovnice.
Ich riešením nájdeme výrazy pre parametre kritického stavu hmoty: (9).
Rovnaké výsledky možno dosiahnuť, ak si všimneme, že kritický bod TO je inflexný bod izotermy, ktorej dotyčnica je vodorovná, a teda v bode TO pomery sa musia dodržiavať.
Riešením týchto rovníc spolu s izotermickou rovnicou (4) dospejeme k vzorcom (9).
Nie všetky stavy hmoty kompatibilné s van der Waalsovou rovnicou sa dajú reálne realizovať. K tomu je tiež potrebné, aby boli termodynamicky stabilné. Jednou z nevyhnutných podmienok termodynamickej stability fyzikálne homogénnej látky je splnenie nerovnosti. Fyzikálne to znamená, že pri izotermickom náraste tlaku sa musí zmenšiť objem telesa. Inými slovami, s pribúdajúcimi V všetky izotermy musia klesať monotónne. Medzitým pod kritickou teplotou na van der Waalsových izotermách existujú stúpajúce úseky tohto typu B.C.A.(obr. 1). Body ležiace v takýchto oblastiach zodpovedajú nestabilným stavom hmoty, ktoré sa prakticky nedajú realizovať. Pri prechode na praktické izotermy treba tieto úseky vyradiť.
Skutočná izoterma sa teda rozdelí na dve vetvy E.G.A. A BLD, oddelené od seba. Je prirodzené predpokladať, že tieto dve vetvy zodpovedajú rôznym stavom hmoty. Pobočka E.A. charakterizované relatívne veľkými objemovými hodnotami alebo nízkymi hodnotami hustoty, tomu zodpovedá plynný stav hmoty. Naopak, pobočka BD charakterizovaný relatívne malými objemami, a teda vysokými hustotami, zodpovedá kvapalné skupenstvo hmoty. Preto rozširujeme van der Waalsovu rovnicu na oblasť kvapalného stavu. Týmto spôsobom je možné získať uspokojivý kvalitatívny popis javu prechodu plynu na kvapalinu a naopak.
Vezmime si pomerne riedky plyn pri teplote pod kritickou hodnotou. Jeho počiatočný stav na diagrame PV znázornené bodkou E(obr. 1). Plyn budeme stláčať kvazistaticky, pričom teplotu udržiavame T konštantný. Potom sa bod predstavujúci stav plynu bude pohybovať smerom nahor pozdĺž izotermy. Človek by si myslel, že sa dostáva do extrémnej polohy A, kde sa izoterma preruší. V skutočnosti však od určitého bodu G, tlak v systéme sa prestane zvyšovať a rozdelí sa na dve časti fyzikálne homogénne časti, alebo fázy: plynné a kvapalné.
V reze je znázornený proces izotermickej kompresie takéhoto dvojfázového systému G.L. horizontálna čiara. Okrem toho počas kompresie zostávajú hustoty kvapaliny a plynu nezmenené a rovnajú sa ich hodnotám v bodoch L A G resp. Ako kompresia postupuje, množstvo látky v plynnej fáze neustále klesá a v kvapalnej fáze sa zvyšuje, kým sa nedosiahne bod L, v ktorom sa všetka hmota mení na tekuté skupenstvo.
Andrews systematicky študoval priebeh izotermy oxidu uhličitého (CO 2) pri rôznych teplotách a na základe týchto štúdií zaviedol pojem kritická teplota. Oxid uhličitý si vybral zámerne, pretože má kritickú teplotu (31 0 C), len mierne vyššiu ako izbovú teplotu a relatívne nízky kritický tlak (72,9 atm). Ukázalo sa, že pri teplotách nad 31 0 C izotermy oxidu uhličitého monotónne klesajú, t.j. majú hyperbolickú formu. Pod touto teplotou sa na izotermách oxidu uhličitého objavujú vodorovné úseky, pri ktorých izotermická kompresia plynu vedie k jeho kondenzácii, nie však k zvýšeniu tlaku. Týmto spôsobom sa zistilo, že Stláčaním sa plyn môže premeniť na kvapalinu iba vtedy, keď je jeho teplota pod kritickou teplotou.
Za špeciálnych podmienok je možné realizovať stavy znázornené izotermickými rezmi GA A BL. Tieto stavy sú tzv metastabilný. Zápletka GA zobrazuje tzv presýtená para, zápletka B.L. - prehriata kvapalina. Obe fázy majú obmedzenú stabilitu. Každá z nich môže existovať, pokiaľ nehraničí s inou stabilnejšou fázou. Napríklad presýtená para sa nasýti, ak sa do nej dostanú kvapky kvapaliny. Prehriata kvapalina vrie, ak sa do nej dostanú bubliny vzduchu alebo pary.
Van der Waalsova rovnica:
kde sú neustále korekcie A A b závisí od povahy plynu.
novela b berie do úvahy objem neprístupný pre pohyb molekúl v dôsledku konečného objemu samotných molekúl a prítomnosti interakcií medzi nimi. Hodnota b je približne štvornásobkom objemu samotných molekúl.
novela A berie do úvahy sily vzájomnej príťažlivosti. Za predpokladu, že vnútorný tlak plynu sa mení úmerne druhej mocnine hustoty alebo nepriamo úmerne druhej mocnine špecifického objemu plynu, van der Waals ho považoval za rovný a/J 2, kde a je koeficient úmernosti.
Rozbalenie zátvoriek na ľavej strane:
Vynásobenie rovnosti J 2 a delenie R:
Výsledná rovnica má tri korene, t.j. pre dané parametre p a T existujú tri hodnoty premennej J, ktoré menia rovnicu na identitu.
Uvažujme izotermy zostrojené pomocou van der Waalsovej rovnice v súradnicovom systéme р–J.
Prvý prípad vzniká pri vysokých teplotách, kedy majú izotermy tvar hyperbolických kriviek (čiara 1-2). Každý tlak zodpovedá určitému špecifickému objemu (tlak p a zodpovedá špecifickému objemu J a). V tomto prípade je telo pri akomkoľvek tlaku v plynnom stave.
Druhý prípad sa vyskytuje pri relatívne nízkych teplotách, keď majú izotermy dva ohyby (riadok 3-4).
V tomto prípade medzi bodmi e a f existuje oblasť, v ktorej každý tlak zodpovedá trom hodnotám špecifického objemu (tlak p a zodpovedá špecifickým objemom Jb, Jc a Jd), ktoré sú tri skutočné a rôzne korene van derovej rovnice Vaals.
Časť 3-b zodpovedá izotermickej kompresii tela, nachádza v plynnom stave a v bode b už sa začína meniť do tekutého stavu.
Bodka d zodpovedá stavu telesa, keď sa už úplne premenilo na kvapalinu, podľa čoho úsek d-4 predstavuje izotermické stlačenie kvapaliny.
Bodka s zodpovedá strednému dvojfázovému stavu tela. Úsek b-f krivky zodpovedá nestabilnému stavu pary a úsek d-e nestabilnému stavu kvapaliny.
Co sa tyka rezu e-f, ten nema vobec ziadny fyzikalny vyznam, kedze v skutocnosti pri izotermickej kompresii prechadza teleso z plynneho do kvapalneho stavu za staleho tlaku, t.j. pozdĺž vodorovnej čiary b-d.
Tretí prípad prebieha pri určitej teplote pre každé teleso, keď body b a d, približujúce sa s rastúcou teplotou, splývajú do jedného bodu k, v ktorom sa ohýba príslušná izoterma a dotyčnica k nej má v tomto bode vodorovný smer.
Bodka k sa nazýva kritický bod, nad ktorým nie je možné dosiahnuť prechod plynu do kvapalného stavu pomocou izotermickej kompresie a zodpovedajúce parametre pcr, Jcr a Tcr sa nazývajú kritické parametre.
Analyticky sú podmienky pre kritický stav telesa vyjadrené rovnicami
Prvá z nich ukazuje, že kritická izoterma v bode k má vodorovnú dotyčnicu, druhá - že izoterma má inflexiu v bode k.
Pomocou týchto rovníc spolu so stavovou rovnicou je možné určiť hodnoty kritických parametrov stavu plynu.
Kritické parametre sú definované nasledovne.
Transformujme van der Waalsovu rovnicu:
Poďme rozlišovať:
Definujeme druhú deriváciu:
Delenie prvej rovnice druhou
a preto 
, 
kde 
Van der Waalsova rovnica môže byť reprezentovaná v bezrozmernej forme so substitúciou.
DEFINÍCIA
Spája základné termodynamické parametre pre skutočný plyn.
Pri nízkych tlakoch a vysokých teplotách Mendelejevov-Clapeyronov zákon tiež pomerne presne popisuje správanie skutočných plynov, no za iných podmienok sa skutočné plyny výrazne odchyľujú od ideálu. Van der Waalsova rovnica berie tieto odchýlky do úvahy.
Vzorec Van der Waalsovej rovnice
Van der Waalsova rovnica má tvar:
V tejto rovnici je n počet mólov plynu, p je jeho objem, V je objem, ktorý plyn zaberá, T je absolútna teplota plynu. Univerzálna plynová konštanta má hodnotu 8,31441 J/(mol K), rovnakú pre všetky plyny.
Premenná a je korekcia príťažlivej sily medzi molekulami plynu. Vplyvom tejto sily sa molekuly navzájom priťahujú vo vnútri plynu, čím sa znižuje tlak na stenu. Premenná b je korekcia, ktorá berie do úvahy vnútorný objem obsadený molekulami plynu. Tieto korekcie závisia od typu plynu a možno ich nájsť v tabuľkách alebo vypočítať pomocou nasledujúcich vzorcov:
Tu sú tlak a absolútna teplota plynu v kritickom bode, to znamená v bode prechodu plynnej fázy do kvapaliny.
V skutočnom plyne sú vzdialenosti medzi molekulami menšie ako v ideálnom plyne a sú porovnateľné s veľkosťou samotných molekúl. Preto sú interakčné sily medzi molekulami pomerne veľké. V objeme plynu je molekula zo všetkých strán obklopená inými molekulami a ich príťažlivé sily sú vyvážené. Keď sa však molekula priblíži k stene, už nie je vyvážená a je „vtiahnutá“ dovnútra. Preto sa molekula pohybuje smerom k stene pomalšie, čo spôsobuje zníženie tlaku na stenu. Toto zohľadňuje novela a.
Navyše vďaka silám medzimolekulovej interakcie sú reálne plyny schopné prejsť do kvapalného stavu a van der Waalsova rovnica celkom presne popisuje správanie plynov v blízkosti tohto prechodu.
Pretože v skutočnom plyne je vzdialenosť medzi molekulami relatívne malá, molekula musí prejsť kratšiu vzdialenosť, aby narazila na stenu. Preto sa pri veľmi vysokých tlakoch zvyšuje tlak na stenu a korekcia b to zohľadňuje.
Van der Waalsova rovnica sa používa najmä pri určovaní parametrov pary v tepelnej a vykurovacej technike a pri štúdiu skvapalňovania plynov.
Príklady riešenia problémov
PRÍKLAD 1
| Cvičenie | Akú teplotu majú 2 gramy dusíka o objeme 800 cm3 pri tlaku 0,2 MPa, ak sa považuje za skutočný plyn? |
| Riešenie | Pre pohodlie preveďme hodnoty veličín do sústavy SI: 800 cm3 = 0,0008 m3; 0,2 MPa = 2 10 5 Pa. Tabuľkové hodnoty korekcií aab pre dusík: a = 0,136 Pam6/mol2; b = 3,85 10-5 m3/mol. Určme, koľko mólov je obsiahnutých v 4 g. Berme do úvahy, že vodík je dvojatómový plyn, preto jeho molekulová hmotnosť M je súčtom dvoch atómových hmotností vodíka A. 0,071 mol. Vyjadrime teplotu z van der Waalsovej rovnice: |
| Odpoveď |
PRÍKLAD 2
| Cvičenie | Vypočítajte korekcie aab vo van der Waalsovej rovnici pre dusík, ak je známa kritická teplota T cr = 126 K a kritický tlak p cr = 3,39 MPa. |
| Riešenie | Vynásobením van der Waalsovej rovnice a delením p dostaneme kubickú rovnicu pre objem: Táto rovnica má tri korene. V inflexnom bode znázornenom na obrázku sú všetky tieto korene skutočné a navzájom si rovné. Inflexný bod je kritický bod, v ktorom sa plynná fáza mení na kvapalnú fázu. Na nájdenie kritických parametrov používame vlastnosti inflexného bodu: prvý a rovnice idú na nulu.
Vyriešme tieto rovnice pre objem a teplotu a získajme kritické parametre: Vyjadrením tlaku z van der Waalsovej rovnice a napísaním tejto rovnice pre kritické parametre dostaneme:
Dosadíme do tejto rovnice a po vyriešení dostaneme: |
Plynové zákony diskutované v predchádzajúcich častiach sú striktne splnené len pre ideálne plyny, ktoré pri ochladení na absolútnu nulu nekondenzujú.
Vlastnosti väčšiny plynov sú blízke vlastnostiam ideálneho plynu, keď sú pri teplotách dostatočne vzdialených od bodu kondenzácie, to znamená, keď medzi molekulami nedochádza k interakcii a keď je vnútorný objem molekúl plynu v porovnaní s objemom malý. plynu.
V blízkosti bodu kondenzácie (pri vysokom tlaku a nízkej teplote) sa vlastnosti plynov výrazne líšia od vlastností ideálneho plynu. V týchto prípadoch hovoríme o skutočných plynoch.
Stavová rovnica pre 1 mol ideálneho plynu ( V m- molárny objem) zmeny v prípade reálnych plynov.
Pri reálnych plynoch je potrebné brať do úvahy vnútorný objem molekúl. Prítomnosť odpudivých síl, ktoré pôsobia proti prenikaniu iných molekúl do objemu, ktorý zaberá molekula, znamená, že skutočný voľný objem, v ktorom sa molekuly skutočného plynu môžu pohybovať, sa nebude meniť. V m, A V m - b, b- objem, ktorý zaberajú samotné molekuly. Objem b rovná štvornásobku vnútorného objemu molekúl.
Pôsobenie príťažlivých síl plynu vedie k vzniku dodatočného tlaku na plyn, nazývaného vnútorný tlak. Podľa van der Waalsových výpočtov je vnútorný tlak nepriamo úmerný druhej mocnine molárneho objemu, t.j.
Kde a- van der Waalsova konštanta, charakterizujúca sily medzimolekulovej príťažlivosti.
Zavedením korekcií do rovnice pre ideálny plyn dostaneme van der Waalsovu rovnicu pre 1 mól plynu
Vzhľadom na to dostaneme rovnicu pre ľubovoľné množstvo látky:
Van der Waalsove dodatky ( a A b) sú konštantné množstvá pre každý plyn. Na ich určenie sú napísané rovnice pre dva stavy plynu známe zo skúseností a vyriešené pre a A b.
Rovnicu (9.45) môžeme zapísať takto:
Za dané p A T je rovnica tretieho stupňa vzhľadom na V m, preto môže mať buď tri skutočné korene, alebo jeden skutočný a dva imaginárne korene a iba skutočné pozitívne korene majú fyzický význam.
Van der Waalsove izotermy sú krivky závislosti p od V m pri danom T, určené van der Waalsovou rovnicou pre mól plynu..
Pri nejakej teplote Tk - kritická teplota- na izoterme (obr. 9.11) je len jeden inflexný bod (v tomto bode je dotyčnica k nemu rovnobežná s osou x). Bodka K - kritický bod, zodpovedajúci tomuto bodu objem Vk a tlak p k tiež nazývaný kritický. Izoterma pri Tk volal kritická izoterma.
Pri vysokej teplote ( T > T k) izoterma skutočného plynu sa od izotermy ideálneho plynu líši len určitým skreslením svojho tvaru, pričom zostáva monotónne klesajúca krivka. Pri nízkej teplote ( T
Izotermy pri nízkej teplote ( T< T k ) na jednu hodnotu tlaku, napr. p 1 zodpovedá trom objemovým hodnotám V 1 , V 2 a V 3 a pri T > T k— jedna hodnota objemu. V kritickom bode sa všetky tri zväzky (tri korene) zhodujú a sú rovnaké Vk.
Zvážte izotermu pri T< T k na obr. 9.12.
Ryža. 9.12 Obr. 9.13
V častiach 1-3 a 5-7 s poklesom objemu V m tlak p zvyšuje. V časti 3-5 vedie stlačenie látky k zníženiu tlaku; prax ukazuje, že takéto stavy sa v prírode nevyskytujú. Prítomnosť oddielu 3-5 znamená, že pri postupnej zmene objemu látka nemôže zostať po celý čas vo forme homogénneho média; V určitom okamihu musí nastať prudká zmena skupenstva a rozklad látky na dve fázy. Skutočná izoterma teda vyzerá ako prerušovaná čiara 7-6-2-1. Časť 7-6 zodpovedá plynnému stavu a časť 2-1 zodpovedá kvapalnému stavu. V stavoch zodpovedajúcich horizontálnemu rezu izotermy 6-2 sa pozoruje rovnováha medzi kvapalnou a plynnou fázou látky.
Ak nakreslíte priamku cez krajné body vodorovných rezov rodiny izoterm, dostanete krivku v tvare zvona (obr. 9.13), obmedzujúcu oblasť dvojfázových stavov hmoty. Táto krivka a kritická izoterma rozdeľujú diagram p,V m pod izotermou na tri oblasti: pod zvonovitou krivkou je oblasť dvojfázových stavov (kvapalné a nasýtená para), naľavo od neho je oblasť kvapalného skupenstva a napravo je oblasť pár. Para- látka v plynnom stave pri teplote pod kritickou hodnotou. Nasýtená para- para v rovnováhe so svojou kvapalinou.
Problémy pre kapitoly 8, 9
1. Uvažujme model ideálneho plynu uzavretého v nádobe. Nadhodnotené alebo podhodnotené v porovnaní so skutočným plynom (napr V A T) hodnoty: a) vnútorná energia; b) tlak plynu na stene nádoby?
2. Vnútorná energia určitého plynu je 55 MJ, pričom energia rotačného pohybu predstavuje 22 MJ. Koľko atómov je v molekule tohto plynu?
3. Molekuly ktorých z uvedených plynov tvoriacich vzduch v rovnovážnom stave majú najvyššiu priemernú aritmetickú rýchlosť? 1)N2; 2) 02; 3) H2; 4) C02.
4. Nejaký plyn s konštantnou hmotnosťou sa prenesie z jedného rovnovážneho stavu do druhého. Mení sa rozdelenie molekúl podľa rýchlosti: a) poloha maxima Maxwellovej krivky; b) plocha pod touto krivkou?
5. Objem plynu sa zvyšuje a teplota klesá. Ako sa mení tlak? Hmotnosť je konštantná.
6. Pri adiabatickej expanzii plynu sa jeho objem mení z V 1 až V 2. Porovnajte tlakové pomery ( p 1 /p2), ak je plyn: a) monatomický; b) diatomické.
7. Balón s elastickým hermetickým plášťom stúpa do atmosféry. Teplota a tlak vzduchu klesajú s nadmorskou výškou. Závisí zdvíhacia sila balóna od: a) tlaku vzduchu; b) na teplotu?
8. Na obrázku sú adiabaty pre dva plyny H 2 a Ar. Uveďte, ktoré grafy zodpovedajú H 2. 1) I, III; 2) I, IV; 3) II, III; 4)II,IV.
9. Porovnajte prácu expanzie plynu pri izotermickej zmene objemu z 1 na 2 m 3 a z 2 na 4 m 3.
10. Plyn, expandujúci, prechádza z rovnakého stavu s objemom V 1 na objem V 2: a) izobarický; b) adiabaticky; c) izotermické. V ktorých procesoch robí plyn najmenej a najviac práce?
11. Ktorý z uvedených plynov má pri izbovej teplote najväčšiu mernú tepelnú kapacitu?
1) 02; 2) H2; 3) On; 4) Ne; 5) ja 2.
12. Ako sa mení vnútorná energia plynu počas expanzných procesov: a) izobarická; b) v adiabatickom?
13. Je daný neznámy plyn. Je možné zistiť, o aký druh plynu ide, ak je uvedené:
A) p, V, T, m; b) p, T, r; c) g, ŽIVOTOPIS? Klasická teória tepelných kapacít je aplikovateľná na plyn.
14. Určte znamienka molárnej tepelnej kapacity plynu ( m=konšt., molekuly plynu sú tuhé) v procese, pre ktorý T2V= const, ak je plyn: a) monatomický; b) diatomické.
15. Prejdime od modelu ideálneho plynu k modelu, ktorý zohľadňuje príťažlivé sily medzi molekulami. Ako sa menia molárne tepelné kapacity? ŽIVOTOPIS A C str za dané V A T?
16. Ideálny plyn obsahujúci N molekuly expandujú pri konštantnej teplote. Podľa akého zákona sa zvyšuje počet plynových mikrostavov? w? 1) w~V; 2) w~V N; 3) w~ln V; 4) nie je daný správny pomer.
