Ntawm plaub lub xeev tag nrho ntawm cov teeb meem, roj yog kab tias qhov yooj yim tshaj plaws ntawm nws cov lus piav qhia lub cev. Hauv tsab xov xwm, peb xav txog qhov kwv yees uas siv rau kev piav qhia lej ntawm cov pa roj tiag tiag, thiab tseem muab lub npe hu ua Clapeyron equation.
Ideal gas
Txhua cov pa roj uas peb ntsib hauv lub neej (natural methane, cua, oxygen, nitrogen, thiab lwm yam) tuaj yeem faib ua qhov zoo tagnrho. Qhov zoo tshaj plaws yog txhua lub xeev gaseous ntawm qhov teeb meem uas cov khoom txav txav mus rau qhov sib txawv, lawv cov kev sib tsoo yog 100% elastic, cov khoom tsis cuam tshuam nrog ib leeg, lawv yog cov ntsiab lus ntawm cov khoom (lawv muaj huab hwm coj thiab tsis ntim).
Muaj ob txoj kev xav sib txawv uas feem ntau siv los piav txog lub xeev ntawm cov teeb meem: molecular kinetic (MKT) thiab thermodynamics. MKT siv cov khoom ntawm cov roj zoo tagnrho, kev faib tawm ntawm cov lus tshaj tawm, thiab kev sib raug zoo ntawm lub zog kinetic thiab lub zog mus rau qhov kub thiab txias.macroscopic yam ntxwv ntawm lub system. Nyob rau hauv lem, thermodynamics tsis delve rau hauv lub microscopic qauv ntawm gases, nws txiav txim siab lub cev tag nrho, piav qhia nws nrog macroscopic thermodynamic tsis.
Thermodynamic tsis muaj roj zoo tagnrho
Nws muaj peb qhov tseem ceeb rau kev piav qhia cov roj zoo tagnrho thiab ib qho ntxiv macroscopic yam ntxwv. Cia peb sau lawv:
- Kub T- qhia txog lub zog kinetic ntawm cov molecules thiab atoms hauv cov pa roj. Qhia hauv K (Kelvin).
- Volume V - characterizes lub spatial zog ntawm lub system. Txiav txim hauv cubic meters.
- Pressure P - vim muaj qhov cuam tshuam ntawm cov pa roj rau ntawm phab ntsa ntawm lub nkoj uas muaj nws. Tus nqi no yog ntsuas hauv SI system hauv pascals.
- Ntau yam khoom n - ib chav tsev uas yooj yim rau siv thaum piav txog cov khoom loj. Hauv SI, n yog qhia hauv moles.
Ntxiv rau hauv tsab xov xwm, Clapeyron equation formula yuav muab, nyob rau hauv uas tag nrho plaub tus yam ntxwv piav txog cov roj zoo tagnrho tam sim no.
kev sib npaug ntawm lub xeev
Clapeyron qhov zoo tagnrho roj sib npaug ntawm lub xeev feem ntau yog sau rau hauv daim ntawv hauv qab no:
PV=nRT
Kev sib luag qhia tau hais tias cov khoom ntawm lub siab thiab ntim yuav tsum yog proportional rau cov khoom ntawm qhov kub thiab txias thiab tus nqi ntawm cov khoom rau ib qho zoo tagnrho roj. Tus nqi R yog hu ua universal gas tas li thiab nyob rau tib lub sij hawm tus coefficient ntawm proportionality ntawm lub ntsiabmacroscopic yam ntxwv ntawm lub system.
Ib qho tseem ceeb ntawm qhov kev sib npaug no yuav tsum raug sau tseg: nws tsis nyob ntawm cov tshuaj lom neeg thiab muaj pes tsawg leeg ntawm cov pa. Tias yog vim li cas nws thiaj li hu ua universal.
Thawj zaug qhov kev sib npaug no tau txais hauv 1834 los ntawm Fab Kis tus kws kho mob thiab tus kws tshaj lij Emile Clapeyron los ntawm kev nthuav dav ntawm kev sim cov cai ntawm Boyle-Mariotte, Charles thiab Gay-Lussac. Txawm li cas los xij, Clapeyron tau siv qee qhov tsis yooj yim ntawm qhov tsis tu ncua. Tom qab ntawd, tag nrho Clapeyron qhov tsis tu ncua tau hloov los ntawm ib qho txiaj ntsig R. Dmitry Ivanovich Mendeleev tau ua qhov no, yog li cov lus sau tseem hu ua tus qauv ntawm Clapeyron-Mendeleev kab zauv.
Lwm daim ntawv sib npaug
Hauv kab lus dhau los, daim ntawv tseem ceeb ntawm kev sau Clapeyron kab zauv tau muab. Txawm li cas los xij, hauv cov teeb meem hauv physics, lwm qhov ntau tuaj yeem muab ntau dua los ntawm cov teeb meem thiab ntim, yog li nws yuav muaj txiaj ntsig los muab lwm hom kev sau cov kab zauv thoob ntiaj teb rau cov roj zoo tagnrho.
Qhov kev sib npaug hauv qab no ua raws li los ntawm MKT txoj kev xav:
PV=NkBT.
Qhov no kuj yog qhov sib npaug ntawm lub xeev, tsuas yog qhov ntau N (tus lej ntawm cov khoom) tsis yooj yim siv dua li cov khoom n tshwm hauv nws. Kuj tsis muaj universal gas tas li. Hloov chaw, Boltzmann tas li yog siv. Cov ntawv sau sib npaug tau yooj yim hloov mus rau hauv daim ntawv universal yog tias cov kab lus hauv qab no raug coj mus rau hauv tus account:
n=N/NA;
R=NAkB.
Here NA- Avogadro tus lej.
Lwm daim ntawv tseem ceeb ntawm kev sib npaug ntawm lub xeev yog:
PV=m/MRT
Ntawm no, qhov piv ntawm huab hwm coj m ntawm roj rau molar mass M yog, los ntawm txhais, tus nqi ntawm cov khoom n.
Thaum kawg, lwm qhov kev qhia muaj txiaj ntsig rau cov roj zoo tagnrho yog cov qauv uas siv lub tswv yim ntawm nws qhov ntom ntom ρ:
P=ρRT/M
Kev daws teeb meem
Hydrogen yog nyob rau hauv 150-liter lub tog raj kheej nyob rau hauv lub siab ntawm 2 cua. Nws yog ib qho tsim nyog los xam qhov ceev ntawm cov roj yog tias qhov kub ntawm lub tog raj kheej paub tias yog 300 K.
Ua ntej peb pib daws qhov teeb meem, cia peb hloov siab thiab ntim units rau SI:
P=2 atm. 2101325=202650 Pa;
V=15010-3=0.15 m3.
Txhawm rau xam qhov ceev ntawm hydrogen, siv cov kab zauv hauv qab no:
P=ρRT/M.
Los ntawm nws peb tau txais:
ρ=MP/(RT).
Cov molar loj ntawm hydrogen tuaj yeem pom hauv lub sijhawm ntawm Mendeleev. Nws yog sib npaug rau 210 -3 kg / mol. R tus nqi yog 8.314 J / (molK). Hloov cov txiaj ntsig no thiab cov txiaj ntsig ntawm qhov siab, qhov kub thiab ntim los ntawm cov xwm txheej ntawm qhov teeb meem, peb tau txais qhov ceev hauv qab no ntawm hydrogen hauv lub tog raj kheej:
ρ=210-3202650/(8, 314300)=0.162 kg/m3.
Rau qhov sib piv, huab cua ceev yog kwv yees li 1.225 kg / m 3ntawm lub siab ntawm 1 cua. Hydrogen tsawg ntom, vim nws cov molar mass tsawg dua li ntawm huab cua (15 zaug).
