fizyka.biz

Google
 
Web fizyka.biz
Co wpisać do wyszukiwarki? fizyka, zadania, rozwiązania i dalej działy fizyki
fizyka.biz - rozwiązane zadania z fizyki

133. Gaz doskonały - energia wewnętrzna


Termodynamika, w szczególności teoria kinetyczno-molekularnej budowy ciał, jest charakterystycznym przykładem metodologii fizyki.

Wyniki pomiarów opracowane teoretycznie dadzą się wyjaśnić po przyjęciu zespołu możliwie prostych założeń. Zapisanie tych założeń w formie zależności matematycznych pozwala na uzyskanie powiązania miedzy wielkościami makroskopowymi (prostymi do zmierzenia) a wielkościami mikroskopowymi (znacznie trudniejszymi do zmierzenia).

Energia wewnętrzna gazu doskonałego

Teoria kinetyczno-molekularna gazu doskonałego

Każde badanie fizyczne zawiera kilka charakterystycznych elementów metodologicznych, np.:

ü Opis ilościowy

ü Doświadczenie (lub wnioski z doświadczenia)

ü Idealizacje

ü Model

Niżej przedstawiony jest model gazu doskonałego i jego niektórych własności energetycznych.

Spis treści

Teoria kinetyczno-molekularna gazu doskonałego. 1

Energia wewnętrzna gazu doskonałego. 1

Model gazu doskonałego. 1

Energia wewnętrzna gazu doskonałego. 1

Inna postać wzoru na energię wewnętrzną gazu doskonałego. 3

Jeszcze inna postać wyrażenia na energię wewnętrzną gazu doskonałego. 4

Energia wewnętrzna gazu doskonałego

Model gazu doskonałego

Gaz doskonały tworzą cząstki nie posiadające struktury wewnętrznej. Cząstki (cząsteczki, molekuły, korpuskuły),mają o zaniedbywanie małe rozmiary. Dla analizy zderzeń między nimi i ściankami naczynia przypisujemy im kształt kulisty.

Między kolejnymi zderzeniami cząsteczki poruszają się po liniach prostych ruchem jednostajnym. Pomijamy ruch drgający i obrotowy.

Cząstki znajdujące się daleko od siebie nie oddziałują ze sobą. Oddziaływanie występuje wyłącznie w chwili zderzenia. Zderzenia trwają tak krótko, ze czas ich trwania możemy pominąć. Cząsteczki w kształcie kul są idealnie sprężyste, więc i zderzenia są idealnie sprężyste.

W gazie idealnym pomijamy wszelkie inne oddziaływania. Oznacza to, że w trakcie zderzeń następuje wymiana energii kinetycznej i pędu. Do zderzeń tych możemy zastosować zasadę zachowania energii mechanicznej przy siłach zachowawczych i zasadę zachowania pędu.

Powrót do spisu treści

Inne trochę podejście do modelu gazu doskonałego

Gaz doskonały - energia wewnętrzna

Energia wewnętrzna gazu doskonałego

Energia wewnętrzna ciała to suma energii chaotycznego ruchu postępowego, obrotowego, drgającego i energii potencjalnej wzajemnego oddziaływania cząsteczek ciała.

Pominięcie dla gazu doskonałego ruchów drgającego i obrotowego oraz oddziaływań między cząsteczkami oznacza, że energia wewnętrzna gazu doskonałego równa jest sumie energii ruchu chaotycznego cząstek gazu (ruchu postępowego).

Obliczenie energii kinetycznej olbrzymiej ilości cząsteczek gazu doskonałego nie jest możliwe. Konieczne jest zastosowanie uproszczeń (założeń) fizyki statystycznej. Jednym z podstawowych założeń jest wykorzystanie pojęcia średniej wielkości charakteryzującej cząsteczki dużego ich zbioru.

Podstawową wielkością charakteryzującą cząsteczki gazu doskonałego (o identycznych cząsteczkach) jest średnia energia kinetyczna cząsteczek gazu.

Dalej założymy, że bierzemy pod uwagę wyłącznie średnią energię kinetyczną. Wtedy

Powrót do spisu treści

Wprowadzenie pojęcia średniej energii kinetycznej cząsteczki gazu prowadzi więc do pojęcia średniego kwadratu prędkości cząsteczki (molekuły) gazu. Jest to prędkość charakteryzująca gaz pod względem energetycznym.

Dalej dostaniemy więc zależność na energię wewnętrzną gazu doskonałego zapisaną za pomocą średniej energii kinetycznej cząsteczki gazu.

Pod znakiem sumy występują teraz identyczne wyrazy (składniki). Możemy więc wyrażenie na średnią energie kinetyczną cząsteczki gazu wyłączyć przed znak sumy (jak przed nawias). Pod znakiem sumy zostanie więc tylko jedynka (w nawiasie suma N jedynek). Sumę N jednakowych składników można zastąpić iloczynem N i tego składnika (średniej energii kinetycznej molekuły gazu).

Powrót do spisu treści

Model kinetyczno-molekularnej budowy gazu doskonałego wiąże średnią energię kinetyczną korpuskuły (molekuły, cząsteczki) gazu z wielkością makroskopową – temperaturą gazu. Wtedy energię kinetyczną jednej cząsteczki gazu można zapisać jako. iloczyn stałej i temperatury w skali Kelwina.

Skal kelwina nazywana jest inaczej bezwzględną skalą temperatury. Wiąże się ona ze skalą Celsjusza w prostej zależności – 0 w skali Kelwina to -273,15 stopni Celsjusza, a 0 w skali Celsjusza to 273,15 Kelwinów. Aby otrzymać temperaturę w skali Kelwina trzeba do wartości temperatury w skali Celsjusza dodać 273,15.

W prawach gazowych występuje stała gazowa R. Ze stała tą związana jest stała Boltzmanna. - stała k, to właśnie stała Boltzmanna, a NA to liczba Avogadro określająca ilość cząsteczek w 1 molu gazu.

Powrót do spisu treści

Inne trochę podejście do modelu gazu doskonałego

Gaz doskonały - energia wewnętrzna

Inna postać wzoru na energię wewnętrzną gazu doskonałego

Wyprowadzone wcześniej wzory można zapisać trochę inaczej

Litera n oznacza ilość moli gazu doskonałego. Teraz wzór na energię gazu doskonałego ma postać

Lecz ponieważ iloczyn stałej Boltzmanna k i liczby Avogadro NA to stała gazowa R, to

Powrót do spisu treści

Inne trochę podejście do modelu gazu doskonałego

Gaz doskonały - energia wewnętrzna

Jeszcze inna postać wyrażenia na energię wewnętrzną gazu doskonałego

Gdy gaz jest jednorodny, to liczbę moli n można obliczyć dzieląc masę gazu przez masę molową.

Powrót do spisu treści

Gdy znana jest objętość V i gęstość gazu d, to wzór otrzymuje jeszcze inną postać

Powrót do spisu treści

Inne trochę podejście do modelu gazu doskonałego

Gaz doskonały - energia wewnętrzna



Wysyłasz wiele e-maili, nie chcesz by traktowane były jako SPAM.
Oto darmowy raport co robić by nie zostać spamerem, a wysyłać nadal wiele e-maili.

Jest to jeden z licznych raportów Piotra Majewskiego, praktyka e-Biznesu.
Praktyka doświadczonego mimo młodego wieku.

Jak wszystkie teksty Piotra Majewskiego i ten jest pisany prostym językiem. Językiem, który nie wymaga specjalnych nauk.

Rady i uwagi Piotra Majewskiego są zrozumiałe dla każdego, kto choć trochę orientuje się w praktycznej problematyce Internetu.

Wypełnij formularz.

tutaj wpisz imię
tutaj wpisz e-mail

Szanuję Twoją prywatność. Nie udostępnię nikomu Twojego adresu. W każdej chwili będziesz mógł się wypisać.



133.4-2007.08.25



 

 

 


Potrzebujesz informacji o różnym stopniu ogólności i na różnym poziomie zaawansowania
Kontakt:
Jerzy Romanowski
nauczyciel fizyki i matematyki
chcę, aby na fizyka.biz były jeszcze

 

  • Fizyka potrzebna
  • Kinematyka - spis.
  • Działy fizyki
  • Ruch - wykaz tekstów
  • Ruch prostoliniowy jednostajnie zmienny
  • Satelita Ziemi - spis stron
  • Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne - spis
  • Dynamika - spis stron
  • Atom - spis stron
  • Skrócenie relatywistyczne długości
  • Oporność zastępcza
  • Ruch na równi pochyłej
  • Równanie soczewki. Soczewki skupiające.
  • Energia mechaniczna i wahadło
  • Samochód i fizyka
  • Ziemia, układ Słoneczny, grawitacja
  • Do czego może przydać się uczenie się fizyki?
  • Termodynamika_spis
  • Ilość cząsteczek gazu w zbiorniku
  • Zjawiska optyczne - spis prac
  • Prawa Keplera
  • Prawo Gay-Lussaca. Przemiana izobaryczna.
  • Energia elektronu w atomie wodoru.
  • Zależność na energię oscylatora
  • Obliczamy napięcie elektryczne

    Posiadasz nadmiar wiedzy i chciałbyś podzielić się nią z innymi?
    A może sam masz pytania, na które nie znasz odpowiedzi. Zobacz: ZadajPytanie.pl

    Posiadasz nadmiar wiedzy i chciałbyś podzielić się nią z innymi?
    A może sam masz pytania, na które nie znasz odpowiedzi. Zobacz: Odpowiedz.pl
    Kolejna strona z fizyki, którą polecam
    Fizyka - Liceum w Turku
    Jeszcze jedna strona do której chętnie zaglądam
    Fizykon

    Gdy masz pytania z fizyki - zwróć się na stronę
    Fizyka na odpowiedz.pl


    Prace z fizyki znajdziesz też na stronie
    Sciagawa

    qaoslp3 księgarnia


    Szkoła Języków Obcych
    Od pierwszych zajęć uczeń uczy się mówić i rozumieć w nowym języku
    Maksymalna liczba osób uczestniczących w zajęciach to 10

    sklep szachowy, stoły bilardowe
    szachy to nie tylko gra


    Piotr Kajetan Matczuk - oficjalna strona
    Potocznie nazywane jest poezją śpiewaną czy jak kto woli piosenką autorską

  •