Lub xeev tag nrho ntawm cov teeb meem, uas lub zog kinetic ntawm cov khoom nyob deb tshaj lawv lub peev xwm ntawm kev sib cuam tshuam, hu ua roj. Lub physics ntawm cov khoom no yog pib los txiav txim siab nyob rau hauv high school. Qhov teeb meem tseem ceeb hauv kev piav qhia lej ntawm cov kua dej no yog qhov sib npaug ntawm lub xeev rau cov roj zoo tagnrho. Peb yuav kawm kom ntxaws hauv kab lus.
Ideal gas thiab nws qhov txawv ntawm qhov tiag
Raws li koj paub, txhua lub xeev roj yog tus cwj pwm los ntawm kev tsis sib haum xeeb nrog kev sib txawv ntawm nws cov molecules thiab atoms. Hauv cov pa roj tiag tiag, xws li huab cua, cov khoom sib cuam tshuam nrog ib leeg hauv ib txoj kev lossis lwm qhov. Yeej, qhov kev sib cuam tshuam no muaj tus cwj pwm van der Waals. Txawm li cas los xij, yog tias qhov kub thiab txias ntawm cov pa roj yog siab (chav kub thiab siab tshaj) thiab lub siab tsis loj (suav nrog huab cua), ces qhov kev sib tshuam ntawm van der Waals yog me me uas tsis yog.cuam tshuam rau tus cwj pwm macroscopic ntawm tag nrho cov pa system. Hauv qhov no, lawv hais txog qhov zoo.
Muab cov ntaub ntawv saum toj no tso rau hauv ib lub ntsiab lus, peb tuaj yeem hais tias cov roj zoo tagnrho yog qhov system uas tsis muaj kev cuam tshuam ntawm cov khoom. Cov khoom lawv tus kheej tsis muaj qhov dav, tab sis muaj qee qhov loj, thiab kev sib tsoo ntawm cov khoom nrog cov phab ntsa ntawm lub nkoj yog elastic.
Xyaum tag nrho cov pa roj uas ib tug neeg ntsib hauv lub neej txhua hnub (cua, ntuj methane hauv qhov cub roj, dej vapor) tuaj yeem suav tias yog qhov zoo tshaj plaws nrog qhov tseeb txaus siab rau ntau yam teeb meem.
Yam yuavtsum tau kawm uantej rau qhov pom ntawm qhov zoo tagnrho roj sib npaug ntawm lub xeev hauv physics
Txiv neej nquag kawm txog lub xeev gaseous ntawm qhov kev xav ntawm kev tshawb fawb thaum lub sijhawm XVII-XIX centuries. Thawj txoj cai lij choj uas tau piav qhia txog cov txheej txheem isothermal yog qhov kev sib raug zoo hauv qab no ntawm qhov ntim ntawm lub kaw lus V thiab lub siab hauv nws P:
sim tshawb pom los ntawm Robert Boyle thiab Edme Mariotte
PV=const, with T=const
Kev sim nrog ntau yam roj av nyob rau ib nrab ntawm lub xyoo pua 17th, cov kws tshawb fawb tau hais pom tias qhov kev cia siab ntawm lub siab ntawm ntim ib txwm muaj daim ntawv ntawm hyperbola.
Tom qab ntawd, thaum kawg ntawm lub xyoo 18th - thaum pib ntawm lub xyoo pua 19th, Fabkis cov kws tshawb fawb Charles thiab Gay-Lussac tau sim nrhiav ob txoj cai roj ntxiv uas tau piav qhia txog cov txheej txheem isobaric thiab isochoric. Ob txoj cai muaj nyob hauv qab no:
- V / T=const, thaum P=const;
- P / T=const, with V=const.
Ob qhov kev sib npaug sib npaug qhia qhov sib npaug ncaj qha ntawm qhov ntim ntawm cov pa thiab qhov kub thiab txias, nrog rau qhov siab thiab qhov kub thiab txias, thaum tuav lub siab thiab ntim tas li, feem.
Lwm yam yuav tsum tau ua ua ntej rau kev sau cov kev sib npaug ntawm lub xeev ntawm cov roj zoo tagnrho yog qhov kev tshawb pom ntawm kev sib raug zoo hauv qab no los ntawm Amedeo Avagadro hauv xyoo 1910:
n / V=const, nrog T, P=const
Lub Italian sim ua pov thawj tias yog tias koj nce cov tshuaj n, tom qab ntawd ntawm qhov kub thiab txias, qhov ntim yuav nce linearly. Qhov xav tsis thoob tshaj plaws yog tias cov pa roj sib txawv ntawm tib lub siab thiab qhov kub thiab txias nyob hauv tib lub ntim yog tias lawv tus lej coincided.
Clapeyron-Mendeleev law
Nyob rau hauv lub 30s ntawm lub xyoo pua 19th, tus Fab Kis Fab Kis Emile Clapeyron tau luam tawm ib txoj haujlwm uas nws tau muab qhov sib npaug ntawm lub xeev rau cov roj zoo tagnrho. Nws txawv me ntsis ntawm daim ntawv niaj hnub. Tshwj xeeb, Clapeyron siv qee qhov ntsuas qhov ntsuas los ntawm nws cov thawj coj. Ob peb xyoos tom qab ntawd, peb cov neeg sib tw D. I. Mendeleev hloov Clapeyron qhov qub nrog ib qho - cov roj universal tas li R. Vim li ntawd, kev sib npaug thoob ntiaj teb tau txais ib daim ntawv niaj hnub:
PV=nRT
Nws yooj yim twv tias qhov no yog ib qho yooj yim ua ke ntawm cov qauv ntawm cov kev cai roj av uas tau sau saum toj no hauv kab lus.
Qhov tas li R hauv qhov kev qhia no muaj lub ntsiab lus tshwj xeeb ntawm lub cev. Nws qhia txog kev ua haujlwm uas 1 mole yuav ua.roj yog tias nws nthuav nrog qhov kub thiab txias los ntawm 1 kelvin (R=8.314 J / (molK))
Lwm cov qauv ntawm kev sib npaug thoob ntiaj teb
Dhau li ntawm daim ntawv saum toj no ntawm kev sib npaug thoob ntiaj teb ntawm lub xeev rau cov roj zoo tagnrho, muaj qhov sib npaug ntawm lub xeev uas siv lwm qhov ntau. Nov yog lawv hauv qab no:
- PV=m / MRT;
- PV=NkB T;
- P=ρRT / M.
Nyob rau hauv cov kev sib npaug no, m yog qhov loj ntawm cov roj zoo tagnrho, N yog tus lej ntawm cov khoom hauv lub cev, ρ yog qhov ceev ntawm cov pa, M yog tus nqi ntawm molar mass.
Nco ntsoov tias cov qauv sau saum toj no tsuas siv tau yog tias SI units tau siv rau tag nrho lub cev kom muaj nuj nqis.
Example problem
Tau txais cov ntaub ntawv theoretical tsim nyog, peb yuav daws cov teeb meem hauv qab no. Ntshiab nitrogen yog nyob ntawm qhov siab ntawm 1.5 atm. Nyob rau hauv ib lub tog raj kheej, lub ntim yog 70 litres. Nws yog ib qho tsim nyog los txiav txim siab tus naj npawb ntawm moles ntawm cov roj zoo tagnrho thiab nws qhov loj, yog tias nws paub tias nws nyob ntawm qhov kub ntawm 50 ° C.
Ua ntej, cia peb sau tag nrho cov ntsuas ntsuas hauv SI:
1) P=1.5101325=151987.5 Pa;
2)V=7010-3=0.07 m3;
3) T=50 + 273, 15=323, 15 K.
Tam sim no peb hloov cov ntaub ntawv no rau hauv Clapeyron-Mendeleev kab zauv, peb tau txais tus nqi ntawm cov khoom:
n=PV / (RT)=151987.50.07 / (8.314323.15)=3.96 mol
Txhawm rau txiav txim siab qhov loj ntawm nitrogen, koj yuav tsum nco ntsoov nws cov tshuaj formula thiab pom tus nqimolar mass nyob rau hauv lub periodic table rau lub caij no:
M(N2)=142=0.028 kg/mol.
Cov pa roj ntau yuav yog:
m=nM=3.960.028=0.111 kg
Yog li, cov nyiaj nitrogen hauv lub zais pa yog 3.96 mol, nws qhov hnyav yog 111 grams.
