Gases, los ntawm qhov pom ntawm cov thermodynamics, tau piav qhia los ntawm cov yam ntxwv ntawm macroscopic, lub ntsiab ntawm qhov kub, siab thiab ntim. Qhov tsis tu ncua ntawm ib qho ntawm cov kev txwv no thiab qhov kev hloov pauv hauv lwm qhov qhia tau hais tias ib lossis lwm qhov isoprocess tshwm sim hauv cov pa roj. Peb yuav mob siab rau tsab xov xwm no rau cov lus teb kom ntxaws rau cov lus nug uas qhov no yog txheej txheem isochoric, nws txawv li cas ntawm isothermal thiab isobaric hloov hauv cov xeev ntawm cov pa roj.
Ideal gas hauv physics
Ua ntej teb cov lus nug tias qhov no yog txheej txheem isochoric, koj yuav tsum paub txog lub tswv yim ntawm cov roj zoo tshaj plaws. Nyob rau hauv physics, nws yog to taub raws li ib tug gas nyob rau hauv uas qhov nruab nrab kinetic zog ntawm nws constituent hais nyob deb tshaj lub muaj peev xwm lub zog ntawm lawv cov kev sib cuam tshuam, thiab qhov deb ntawm cov hais yog ob peb txiav txim ntawm magnitude loj tshaj lawv linear qhov ntev. Nyob rau hauv cov ntaub ntawv sau tseg, nws yog ua tau, thaum nqa tawmKev suav tsis suav nrog kev sib cuam tshuam ntawm lub zog ntawm cov khoom (nws yog sib npaug rau xoom), thiab nws tseem tuaj yeem xav tias cov khoom yog cov ntsiab lus uas muaj qee qhov loj m.
Tsuas yog txheej txheem uas tshwm sim hauv cov roj zoo tagnrho yog kev sib tsoo ntawm cov khoom nrog cov phab ntsa ntawm lub nkoj uas muaj cov khoom. Cov kev sib tsoo no tshwm sim lawv tus kheej hauv kev xyaum raws li qhov muaj nyob ntawm qee qhov siab hauv cov pa P.
Raws li txoj cai, txhua yam khoom siv roj av uas muaj cov tshuaj lom neeg tsis muaj zog thiab muaj qhov tsis tshua muaj siab thiab kub siab tuaj yeem suav tias yog cov roj zoo tagnrho uas muaj qhov tseeb txaus rau kev suav cov tswv yim.
Kev sib npaug piav txog cov roj zoo tagnrho
Tau kawg, peb tab tom tham txog txoj cai thoob ntiaj teb ntawm Clapeyron-Mendeleev, uas yuav tsum tau nkag siab zoo kom nkag siab tias qhov no yog txheej txheem isochoric. Yog li, universal equation ntawm lub xeev muaj daim ntawv hauv qab no:
PV=nRT.
Ntawd yog, cov khoom ntawm lub siab P thiab cov roj ntim V yog sib npaug rau cov khoom ntawm qhov kub thiab txias T thiab tus nqi ntawm cov khoom hauv moles n, qhov R yog qhov proportionality. Qhov sib npaug ntawm nws tus kheej yog thawj zaug sau los ntawm Emile Clapeyron nyob rau hauv 1834, thiab nyob rau hauv lub 70s ntawm lub xyoo pua 19th, D. Mendeleev hloov nyob rau hauv nws ib tug txheej ntawm qhov tseem ceeb ntawm ib tug universal gas tas li R (8.314 J / (molK.)).
Raws li qhov sib npaug Clapeyron-Mendeleev, nyob rau hauv lub kaw lus kaw tus naj npawb ntawm cov pa roj tseem nyob tas li, yog li tsuas muaj peb qhov macroscopic tsis tuaj yeem hloov pauv (T, P.thiab V). Qhov tseeb tom kawg underlies qhov kev nkag siab ntawm ntau yam isoprocesses uas yuav tau tham hauv qab no.
txheej txheem isochoric yog dab tsi?
txheej txheem no tau nkag siab tias txhua yam kev hloov pauv hauv lub xeev ntawm qhov system, uas nws ntim tau khaws cia.
Yog tias peb tig mus rau qhov sib npaug thoob ntiaj teb ntawm lub xeev, peb tuaj yeem hais tias nyob rau hauv cov txheej txheem isochoric tsuas yog lub siab thiab qhov kub thiab txias hloov hauv cov roj. Txhawm rau kom nkag siab meej npaum li cas cov ntsuas ntsuas kub hloov pauv, peb sau cov lej sib piv:
P / T=const.
Qee zaum qhov kev sib npaug no tau muab rau hauv daim ntawv sib txawv me ntsis:
P1 / T1=P2 / T 2.
Ob qhov kev sib npaug yog hu ua Charles txoj cai tom qab lub npe ntawm tus kws tshawb fawb Fab Kis uas nyob rau thaum xaus ntawm lub xyoo pua 18th tau txais cov ntawv sau cia nyob rau hauv kev sim.
Yog tias peb tsim daim duab ntawm txoj haujlwm P(T), ces peb tau txais txoj kab ncaj nraim, uas yog hu ua isochore. Ib qho isochore (rau txhua qhov txiaj ntsig ntawm n thiab V) yog ib txoj kab ncaj nraim.
Zoo piav qhia txog txheej txheem
Raws li tau sau tseg, txheej txheem isochoric yog qhov hloov pauv hauv lub xeev ntawm lub kaw lus uas tshwm sim hauv qhov kaw tab sis tsis nyob ib leeg. Peb tab tom tham txog qhov ua tau ntawm kev sib pauv cua sov ntawm cov pa roj thiab ib puag ncig. Feem ntau, txhua qhov kev muab hluav taws xob Q rau lub kaw lus ua rau ob qho txiaj ntsig:
- hloov lub zog sab hauv U;
- gasua haujlwm A, nthuav lossis cog lus.
Qhov kawg inference yog sau lej raws li hauv qab no:
Q=U + A.
Cov txheej txheem isochoric ntawm cov roj zoo tagnrho, los ntawm nws cov ntsiab lus, tsis txhais tau tias ua haujlwm los ntawm cov roj, vim nws qhov ntim tseem tsis hloov pauv. Qhov no txhais tau tias tag nrho cov cua sov nkag mus rau hauv lub system mus nce nws lub zog sab hauv:
Q=U.
Yog tias peb hloov cov qauv qhia meej rau lub zog sab hauv rau hauv qhov kev qhia no, ces qhov kub ntawm cov txheej txheem isochoric tuaj yeem sawv cev li:
Q=z / 2nRT.
Ntawm no z yog tus lej ntawm kev ywj pheej, uas yog txiav txim siab los ntawm cov xwm txheej polyatomic ntawm cov molecules uas ua rau cov roj. Rau cov roj monatomic, z=3, rau cov roj diatomic - 5, thiab rau triatomic thiab ntau dua - 6. Ntawm no, nyob rau hauv cov degrees ntawm kev ywj pheej, peb txhais tau tias txhais lus thiab rotational degrees.
Yog tias peb sib piv qhov ua tau zoo ntawm cov cua kub cua hauv cov txheej txheem isochoric thiab isobaric, tom qab ntawd thawj zaug peb yuav tau txais kev ua haujlwm siab tshaj plaws, txij li thaum lub sijhawm hloov isobaric hauv lub xeev ntawm lub cev, cov roj nthuav dav, thiab ib feem ntawm cov hluav taws xob hluav taws xob yog siv rau kev ua haujlwm.
txheej txheem isobaric
Saum toj no peb tau piav qhia meej tias qhov no yog txheej txheem isochoric. Tam sim no cia peb hais ob peb lo lus hais txog lwm cov isoprocesses. Cia peb pib nrog isobaric. Raws li lub npe, nws tau nkag siab tias qhov kev hloov pauv ntawm lub kaw lus ntawm cov xeev ntawm qhov siab tsis tu ncua. Cov txheej txheem no tau piav qhia los ntawm txoj cai Gay-Lussac raws li hauv qab no:
V / T=const.
Raws li nrog lub isochore, V(T) isobar kuj sawv cev rau txoj kab ncaj nraim ntawm daim duab.
rauntawm ib qho txheej txheem isobaric, nws yooj yim los xam cov haujlwm ua los ntawm cov pa roj, vim nws sib npaug ntawm cov khoom ntawm qhov siab thiab qhov hloov pauv hauv ntim.
Isothermal txheej txheem
Qhov no yog txheej txheem uas qhov ntsuas kub ntawm qhov system tseem nyob tas li. Nws tau piav qhia los ntawm txoj cai Boyle-Mariotte rau cov roj zoo tagnrho. Nws yog qhov xav paub kom nco ntsoov tias qhov no yog thawj qhov kev sim nrhiav pom roj av (ib nrab ntawm lub xyoo pua 17th). Nws cov lej lej zoo li no:
P V=const.
Isochoric thiab isothermal txheej txheem sib txawv ntawm lawv cov duab sawv cev, vim tias txoj haujlwm P(V) yog ib qho hyperbolic, tsis yog kev sib raug zoo.
Piv txwv kev daws teeb meem
Cia peb muab cov ntaub ntawv theoretical muab rau hauv tsab xov xwm los ntawm lawv daim ntawv thov los daws cov teeb meem tswv yim. Nws yog lub npe hu hais tias ntshiab gaseous nitrogen nyob rau hauv ib lub tog raj kheej ntawm ib tug siab ntawm 1 cua thiab kub ntawm 25 ° C. Tom qab lub tog raj kheej roj tau rhuab thiab ntsuas lub siab, nws hloov tawm mus rau 1.5 atmospheres. Dab tsi yog qhov kub ntawm cov roj hauv lub tog raj kheej tom qab cua sov? Los ntawm tus nqi dab tsi ua lub zog sab hauv ntawm cov pa hloov pauv yog tias muaj 4 moles ntawm nitrogen hauv lub zais pa.
Teb cov lus nug thawj, peb siv cov lus hauv qab no:
P1 / T1=P2 / T 2.
Los ntawm qhov peb tau txais:
T2=P2 / P1 T 1.
Nyob rau hauv qhov kev qhia no, lub siab tuaj yeem hloov pauv hauv cov chav nyob arbitraryKev ntsuas, txij li thaum lawv yog shrinking, thiab kub tsuas yog nyob rau hauv kelvins. Nrog rau qhov hais tias, peb tau txais:
T2=1.5 /1298.15=447.224 K.
Tus ntsuas kub hauv degrees Celsius yog 174 °C.
Vim cov nitrogen molecule yog diatomic, kev hloov hauv nws lub zog sab hauv thaum cua sov tuaj yeem txiav txim tau raws li hauv qab no:
ΔU=5 / 2nRΔT.
Substituting tus paub qhov tseem ceeb rau hauv cov lus no, peb yuav tau cov lus teb rau lo lus nug thib ob ntawm qhov teeb meem: ΔU=+12.4 kJ.
