Ideaalse gaasi olekuvõrrand (3)

Q: Mis on entalpia füüsikaline mõte konstantsel rõhul pconst?

Vastus leiad õppematerjalist: Ideaalse gaasi olekuvõrrand

Tallinna Tehnikaülikool - Kategooriata - Üldloodusteadus

5 VÄGA HEA

Esitatud küsimused

Mis on entalpia füüsikaline mõte konstantsel rõhul pconst?

Ideaalse gaasi olekuvõrrand:
pV=νRT,
kus
p – rõhk,
V – ruumala,
R – gaasikonstant
T – temperatuur
P, V, T – gaasi olekut iseloomustavad suurused - olekufunktsioonid
Termodünaamiliste süsteemide oleku ja käitumise kirjeldamiseks kasutatakse, nagu me nägime gaasi puhul, olekuvõrrandit. Olekuvõrrand seob omavahel gaasi rõhku (p), ruumala (V) ja temperatuuri (T). Olekuvõrrand määrab, kuidas need suurused, mida osatakse ka mõõta, muutuvad erinevates tingimustes – protsessides. Me saame rääkida isotermilistest, isobaarilistest, isokoorilistest ja adiabaatsetest protsessidest. Olekuvõrrand kirjeldab gaasi käitumist nendes protsessides.
p, V ja T on gaasi olekut iseloomustavad füüsikalised suurused, p, V ja T on gaasi olekufunktsioonid.
p, V ja T kui füüsikaliste suuruste mõistmiseks tuleb teada, kuidas neid mõõta - manomeetri, joonlaua ja termomeetriga.
p, V ja T kui olekufunktsioonide mõistmiseks on hea teada, kuidas need suurused on määratud termodünaamilise süsteemi kuuluvate aatomite ja/või molekulide liikumist iseloomustavate parameetrite väärtustega. NB! Kõik termodünaamilised süsteemid koosnevad aatomitest, molekulidest või massipunktidest (ideaalne gaas
On lihtne näidata, kuidas ideaalse gaasi rõhk sõltub massipunktide liikumise keskmisest kineetilisest energiast:
p=2/3nEkin
Selle sõltuvuse tuletamisel ei lahendanud me ära mehaanika põhiülesannet kõikide ideaalse gaasi massipunktide jaoks, vaid kasutasime tõenäosusteooriat – kuidas suure hulga punktmasside liikumine on kirjeldatud juhuslikke suurusi iseloomustavate suuruste (keskmine, ruutkeskmine hälve, Gaussi ja Maxwell’i jaotused ) kaudu.
Kasutades sama loogikat, on võimalik näidata, et
Ekin=3/2kT,
mis on temperatuuri “definitsiooniks”
Ei ole raske näha, et niimoodi defineeritud rõhku ja temperatuuri kasutades saame meile tuntud gaasi oleku võrrandi. Ainult nüüd me teame ka, kuidas need suurused on seotud punktmasside liikumist iseloomustavate suurustega
Ideaalne gaas (näiteks kolviga silindris ) on võimeline osaledes erinevates protsessides (isokoorilises jne) soojust vahetama ja tööd tegema.
Selleks, et neid protsesse mõista, peame defineerima ideaalse gaasi siseenergia . Ideaalse gaasi siseenergia (U) on ideaalse gaasi massipunktide kineetiliste energiate summa:
U=ΣEkin,i=NEkin=N3/2kT
Siseenergia U on olekufunktsioon (p, V, T, U – olekufunktsioonid)
Reaalse gaasi puhul on siseenergia

molekulide liikumise summaarne kineetiline energia,
aatomite liikumise (molekulides) summaarne kineetiline energia
molekulide potentsiaalne energia,
aatomite summaarne potentsiaalne energia molekulides

NB! Termodünaamiliste süsteemide siseenergia on aatomite, molekulide mehaaniliste energiate summa
Termodünaamika esimene seadus – energia jäävuse seadus termodünaamiliste süsteemide jaoks - väidab, et kõikides protsessides, milles süsteem osaleb:
ΔU=δQ-δW
Siin on väga tähtis tähele panna, et siseenergia on olekufunktsioon, soojusvahetus ja töö on protsessid
Võrrelge termodünaamika esimest seadust (energia jäävuse seadust) mehaanilise energia jäävuse seadusega – potentsiaalse ja kineetilise energia asemel on siin siseenergia ning soojusvahetus ja töö.
Olekufunktsioonide kombinatsioonid on samuti olekufunktsioonid
Defineerime uue olekufunktsiooni entalpia
H=U+pV
Mis on entalpia füüsikaline mõte (konstantsel rõhul p= const )?
ΔHp=ΔU+pΔV
Võrdleme seda termodünaamika esimese seadusega, mis kehtib ka konstantsel rõhul:
ΔU=δQ-δW
δQ=ΔU+δW. Siit on selge, et
δQp=ΔHp
Entalpia on olekufunktsioon, mille muut konstantsel rõhul on võrdne protsessi soojusefektiga.
Standardolekute definitsioonid :

gaasiliste ainete standardolekuks on olek 1 atmosfäärilisel rõhul
vedelike või tahkete ainete standardolekuks on nende puhtad vedelikud või tahked ained
lahustunud aine standardolekuks on 1M kontsentratsioon

Elemendi standardolekuks on olek (vorm), mis eksisteerib 1 atmosfäärilisel rõhul ja 25°C juures.
CHNOPS
Hapniku, lämmastiku, vesiniku standardolekuks on gaaside olekud. Süsiniku standardolekuks on grafiit , fosfori standardolekuks on valge kristalne olek, väävlil rombiline kristalne olek
Me saame rääkida protsesside, reaktsioonide standardsetest entalpiatest, saame rääkida ka ainete moodustamise standardsetest entalpiatest ΔH°f Standardsed entalpiad on toodud tabelites, arvutustes on tähtsal kohal Hessi seadus (vt. T. Tamme loengud ja harjutused)
Kasutades tabelites toodud entalpiaid on võimalik arvutada soojusefekte n.ö. Ette, ilma, et ise eksperimente üldse teeks .
Eksotermilised on sellised protsessid, kus ΔH0
Entroopia
Kasutades mõlemat kasuteguri
avaldist :
Termodünaamika teine seadus:
Kõikides protsessides entroopia kas jääb samaks või suureneb.
Kõikides suletud süsteemides toimuvate pöördumatute protsesside puhul entroopia kasvab.
dS>0
Entroopia kasvu seadus on üks füüsika kõige tähtsam seadus, mis määrab protsesside ja aja suuna
p, V, T, U, H, S
Vaba energia, Gibbs´i vaba energia:
Vaba energia muut näitab, kuhu suunas reaktsioonid kulgevad spontaanselt, kui vaba energia muut on null, siis on protsess ( reaktsioon ) tasakaalus.
Vaba energia muut näitab, kui palju on maksimaalselt võimalik teha NB! mittemehhaanilist tööd antud protsessis.
Olekufunktsioonid: p, V, T, U, H, S, G,…

.DOC Laadi alla originaalfail 4 lk · .doc · 242 allalaadimist

10 punkti Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 10 punkti.

~ 4 lehte Lehekülgede arv dokumendis

2009-01-29 Kuupäev, millal dokument üles laeti

242 laadimist Kokku alla laetud

3 arvamust Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid

Janka Õppematerjali autor

Materjal mis seletab ideaalse gaasi olekuvõrrandit, ideaalse gaasi omadusi,termodünaamika I ja II seadust

gibbsi energia vaba energia muut termodünaamika i seadus termodünaamika ii seadus entalpia entroopia ideaalne gaas reaalne gaas

Sarnased õppematerjalid

doc

Üldloodusteaduse spikker II kT

Ideaalse gaas, olekuvõrrand, olekufunktsioonid p, T, V, U (siseenergia). kineetilise teooria alused rõhu, temperatuuri ja siseenergia avaldised osakeste liikumisolekute kaudu. 1) Ideaalne gaas on reaalse gaasi lihtsaim mudel, kus lihtsuse mõttes oletatakse, et : Molekulidel on lõpmata väikeste elastsete kerakeste omadused. Molekulide liikumine on kulgliikumine. Ideaalne gaas on lõpmatult kokkusurutav. Molekulide vastasmõju seisneb ainult nende omavahelistes elastsetes põrgetes . Ideaalset gaasi pole võimalik veeldada . Reaalsed gaasid käituvad ideaalsetena suurtel hõrendustel.; Ideaalne gaas on kõige lihtsam termodünaamiline süsteem. Gaas, mis koosneb täielikult elastsetest punktmassidest (millel pole sisemist struktuuri). 2) Siseenergia on: makrokäsitluses keha või süsteemi energia, mis on määratud selle keha

Üldloodusteadus

doc

Keemia termodünaamika alused

Keemia termodünaamika alused 1. Ideaalse gaasi definitsioon. Ideaalse gaasi olekuvõrrand. Ideaalse gaasi olekufunktsioonid p, T, V, U (siseenergia). Ideaalse gaasi kineetilise teooria alused rõhu, temperatuuri ja siseenergia avaldised osakeste liikumisolekute kaudu. 1) Ideaalne gaas on reaalse gaasi lihtsaim mudel, kus lihtsuse mõttes oletatakse, et : · Molekulidel on lõpmata väikeste elastsete kerakeste omadused · Molekulide liikumine on kulgliikumine · Ideaalne gaas on lõpmatult kokkusurutav · Molekulide vastasmõju seisneb ainult nende omavahelistes elastsetes põrgetes · Ideaalset gaasi pole võimalik veeldada Reaalsed gaasid käituvad ideaalsetena suurtel hõrendustel.; Ideaalne gaas on kõige lihtsam termodünaamiline süsteem

Üldloodusteadus

docx

TERMODÜNAAMIKA PÕHIMÕISTED

ühest kohast teise üleminekul pidevalt 2) heterogeenne süsteem – koosneb mitmest erisuguste omadustega faasist faas – ühtlane süsteemi osa, mis on teistest osadest eralduspinnaga lahutatud ning erineb keemilis-füüsiliste omaduste poolest olekuparameetrid – iseloomustavad süsteemi termodünaamilist olekut (p, T, V, n) olekuvõrrand – iseloomustab olekuparameetrite vahelisi seoseid nt ideaalne gaas – puuduvad osakeste mõõtmed/ruumala (osakesed on punktid) ning osakestevaheline vastastikmõju pV = nRT R – gaasi universaalkonstant; R = 8.314 J/molK (ehk 0.0820 dm3atm/molK); R = poVo/To; po – normaalrõhk (1 atm. ehk 101 325 Pa), To – normaaltemperatuur (0 °C ehk 273.15 K), Vo – molaarruumala normaaltingimustel (22.4 dm3/mol).

Füüsika

pdf

Termodünaamika eksamiküsimused 2013

töö vastastikuseid seoseid. 3. Mida mõistame termodünaamilise süsteemi all, homogeene, heterogeenne ja isoleeritud süsteem Termodünaamilise süsteemi all mõistetakse kehade kogu, mis võivad olla nii omavahel kui ka väliskeskkonnaga energeetilises vastasmõjus. Homogeenne süsteem on selline, mille füüsikalis-keemilised omadused on kõigis punktides ühesugused. Sellise süsteemi näiteks on gaas, vesi, jää jne. Heterogeenseks nimetatakse süsteemi, mille üksikutel osadel on erinevad füüsikalised omadused. Seejuures on süsteemi osad üksteisest eraldatud lahutuspindadega. Heterogeenseks süsteemiks on näiteks vesi ja jää, aur ja vesi, aur ja jää jne. Termodünaamilist süsteemi, millel puudub soojusvahetus väliskeskkonnaga, nimetatakse soojuslikult isoleeritud ehk adiabaatiliseks süsteemiks. Süsteem, mis on väliskeskkonnast

Masinamehaanika

doc

Keemia alused: Termodünaamika

rõhk ja temp.; Ekstensiivsed suurused - parameetrid, mis on proportsionaalsed süsteemis olevate kehade massiga või osakeste arvuga. Nt. maht, energia, entroopia, entalpia. 50 grammil ainel on 2x rohkem siseenergiat kui 25 grammil ainel samadel tingimustel. 3. Defineerige süsteemi siseenergia. Süsteemi summaarset võimet teha tööd nim tema siseenregiaks U. 4. Arvutage soojuse ja töö tõttu tekkiv siseenergia muutus. U=q+w q-eraldunud soojuse hulk ;w-paisumistöö 5. Arvutage gaasi paisumisega kaasnev töö, soojuse ja siseenergia muutus. w=-PexV (w=-nRTlnV2/V1)? 6. Sõnastage termodünaamika I seadus ja selgitage sellest seadusest tulenevaid järeldusi. Isoleeritud süsteemi siseenergia on konstantne, energia jäävuse seadus, ei teki ega kao. Mitteisoleeritud süsteemi korral U=q+w, konstantsel ruumalal U=q. Üks järeldus sellest seadusest on, et energiahulk, mis voolab mingisse seadmesse, võrdub energiahulgaga, mis seadmest välja voolab

Keemia alused

doc

Termodünaamika I eksamiküsimused vastustega

vastastikuseid seoseid. 3. Mida mõistame termodünaamilise süsteemi all, homogeene, heterogeenne ja isoleeritud süsteem Termodünaamilise süsteemi all mõistetakse kehade kogu, mis võivad olla nii omavahel kui ka väliskeskkonnaga energeetilises vastasmõjus. Homogeenne süsteem on selline, mille füüsikalis-keemilised omadused on kõigis punktides ühesugused. Sellise süsteemi näiteks on gaas, vesi, jää jne. Heterogeenseks nimetatakse süsteemi, mille üksikutel osadel on erinevad füüsikalised omadused. Seejuures on süsteemi osad üksteisest eraldatud lahutuspindadega. Heterogeenseks süsteemiks on näiteks vesi ja jää, aur ja vesi, aur ja jää jne. Termodünaamilist süsteemi, millel puudub soojusvahetus väliskeskkonnaga, nimetatakse soojuslikult isoleeritud ehk adiabaatiliseks süsteemiks. Süsteem, mis on väliskeskkonnast

Termodünaamika

docx

Üldloodusteadus

Põhiolekud: vedel, tahke (jaotakse tahkisteks ja amorfseteks aineteks) ja gaasiline olek. Tahke aine säilitab nii kuju, kui ka mahtu, omab suhteliselt suur tihedust; osakesed tahkes aines võnkuvad tasakaalu seisundi juures. Vedelik säilib mahtu, kuid ei säili kuju, tihedus on väiksem, kui tahkes aines; vedeliku molekulidel ei ole määratud asendi, kuid samal ajal nende vahel ilmuvad mõjud, mis tõmbavad neid kokku. Gaas ei säili kuju, ega mahtu ja iseloomustub väikse tihedusega; gaasi osakesed liikuvad kaootiliselt ja peaaegu vabalt põrkumiste vahel, mille ajal tekkib järske liikumise iseloomu muutumine. Agregaatoleku muutus kaasneb hüppelise vaba enrgia, entroopia, teheduse ja teiste füüsiliste omaduste muutusega. 5) Keemilised reaktsioonid. Aatomite ja molekulide tasemel: tänu soojusliikumisele toimuvad põrged aatomite ja molekulide vahel. Tähtis on, et molekulidel oleks õige

Loodusteadus

doc

Rakenduskeemia

Iseeneslikud protsessid on mittepöörduvad. Iga protsess, mille jaoks on S>q/T toimub iseeneslikult Iga protsess isoleeritud süsteemis (S>0) toimub iseeneslikult Kui isoleeritud süsteem on tasakaalus, omab entroopia maksimaalset väärtust. Iseeneslik protsess ei pruugi olla kiireEntroopia Iseeneslike protsessidega kaasneb energia ja aine jaotuse korrapära kahanemine ehk siis korrapäratuse kasv. Entroopia kasvab: sulamisel, aurustumisel, T-i tõstmisel, gaasi paisumisel, tahke aine lahustumisel jne Termodünaamikas mõõdetakse korrapäratust entroopiaga S. Mida suurem on korrapäratus, seda suurem on ka entroopia. Isoleeritud süsteemis toimuvad iseeneslikud protsessid entroopia kasvu suunas. Seega on iga isoleeritud süsteemi saatuseks muutuda korrapäratuks. Pöörduval protsessil suureneb gaasi energia samapalju kui väheneb soojusallika energia ning süsteemi energia ei muutunud.

Rakenduskeemia

Rohkem sarnaseid