1 مدل گاز ایده آل این را فرض می کند. ساختار ماده. شبکه کریستالی مایع. گاز ایده آل کلاسیک

گاز ایده آل، که اغلب در فیزیک با آن مواجه می شود، مدل خاصی از ماده است که برای توضیح ساده ترین خواص برخی از سیستم های فیزیکی واقعی (گاز واقعی، الکترون در یک فلز و غیره) معرفی شده است.

یک گاز ایده آل به عنوان سیستمی از ذرات آزاد و غیر متقابل در حرکت آشفته پیوسته نشان داده می شود. برهمکنش ذرات گاز ایده آل فقط در برخوردهای الاستیک آنها ظاهر می شود.

ذرات گاز ایده آل به صورت توپ های جامد در نظر گرفته می شوند که اندازه آنها بسیار کوچکتر از میانگین فاصله بین آنها است. فاصله زمانی بین برخوردها بسیار بیشتر از زمان خود برخوردها است. در نتیجه، بیشتر اوقات ذرات به طور یکنواخت و مستقیم در گاز حرکت می کنند.

به دلیل حرکت تصادفی آنها، ذرات یک گاز ایده آل اغلب با یکدیگر برخورد می کنند. این برخورد ذرات با یکدیگر منجر به تعدادی پیامد جالب می شود.

در مرحله اول، پراکندگی در جهات مختلف پس از برخورد، ذرات گروه انتخاب شده به تدریج در فضا پراکنده می شوند و در نهایت حجم بی نهایت زیادی را اشغال می کنند. بنابراین، در بیشتر موارد، یک گاز ایده آل در داخل یک حجم معین در نظر گرفته می شود، یعنی توسط دیواره های ظرف محدود می شود

در مسیر خود، دیواره های کشتی، طبق قوانین ضربه الاستیک، از آنها منعکس می شوند و مقدار مشخصی از حرکت (تکانه نیرو) را به دیوار منتقل می کنند. پیامد این امر فشار وارده توسط گاز به دیوار است.

ثانیاً، برخورد ذرات گاز با یکدیگر منجر به این واقعیت می شود که آنها به طور مداوم انرژی را مبادله می کنند و سرعت و مختصات خود را در داخل حجم تغییر می دهند. به لطف این، یک حالت تعادل در گاز در پارامترهای خارجی ثابت برقرار می شود که مربوط به توزیع معینی از ذرات در فضا، در جهت حرکت و سرعت است. هر گونه انحراف از این حالت تعادل به دلیل حرکت آشفته مداوم و برخورد ذرات هموار می شود. در یک زمان نسبتاً کوتاه (زمان آرامش)، گاز به حالت تعادل باز می گردد. با در نظر گرفتن گازی در پارامترهای خارجی ثابت برای بازه های زمانی بیشتر از زمان استراحت، می توانیم حالت آن را حالت تعادل در نظر بگیریم. برخی از مسائل مربوط به فرآیندهای غیرتعادلی در فصل چهارم مورد بحث قرار خواهند گرفت.

اگر یک گاز ایده آل در غیاب نیروهای خارجی در تعادل باشد، ذرات آن کل حجم را با چگالی ثابت پر می کنند. تعداد ذرات موجود در یک حجم خاص V مورد علاقه ما را می توان با فرمول تعیین کرد

جایی که تعداد ذرات در واحد حجم برابر است با نسبت تعداد کل ذرات به کل حجم اشغال شده توسط گاز:

برخورد ذرات نه تنها به ایجاد چگالی یکسان در گاز، بلکه به توزیع یکنواخت جهت حرکت ذرات در فضا منجر می شود. همانطور که بسیاری از ذرات در یک جهت حرکت می کنند، همان تعداد به طور متوسط ​​در هر جهت دیگری از جمله جهت مخالف حرکت می کنند. در نتیجه چنین برابری جهت حرکت، فشار در یک گاز ایده آل همسانگرد است.

در حالت تعادل در گاز، توزیع سرعت معینی از ذرات نیز برقرار است. در این مورد، سرعت متوسط ​​و تعداد ذرات در حال حرکت در جهات مختلف یکسان است، همانطور که با عدم وجود یک جریان گاز جهت دار در حالت تعادل مشهود است.

برای مدل گاز ایده آل مورد بررسی، یافتن رابطه بین فشار و حجم آسان است.

بگذارید یک گاز ایده آل در ظرفی به شکل کره با شعاع باشد. در این حالت ذرات واقع در حجم به سطح فشار وارد می کنند

برنج. 8. به نتیجه گیری از قانون بویل-ماریوت با توجه به M.V

سپس این مقدار گاز را فشرده می کنیم تا حجم یک کره به نصف شعاع را اشغال کند، یعنی. اگر سرعت حرکت ذرات ثابت بماند، در این صورت همان ضربه‌های ذرات روی سطحی چهار برابر کوچک‌تر می‌افتد، در نتیجه فشار باید چهار برابر افزایش یابد. از طرف دیگر، به دلیل کاهش حجم، میانگین مسیر یک ذره بین برخوردها نصف خواهد بود که با همان سرعت حرکت مولکولی، تعداد برخوردها در واحد زمان دو برابر می شود. یعنی ذرات دو برابر بیشتر با دیوار برخورد می کنند. بنابراین، وقتی حجم یک گاز ایده آل 8 برابر کاهش می یابد، فشار نیز باید 8 برابر افزایش یابد. این قانون بویل ماریوت است:

اشتقاق این قانون ارائه شده در اینجا توسط لومونوسوف در سال 1745 پیشنهاد شد.

مدل در نظر گرفته شده از یک گاز ایده آل، تحت شرایط معین، بسیاری از خواص یک گاز واقعی، یعنی ساده ترین حالت گازی یک ماده را توضیح می دهد.

معیار زیر برای کاربرد مدل گاز ایده آل برای گاز واقعی وجود دارد. اگر رفتار یک گاز واقعی قانون بویل-ماریوت را برآورده کند، آنگاه گاز را می توان ایده آل در نظر گرفت. به عنوان مثال، هوا در شرایط عادی را می توان گاز ایده آل در نظر گرفت. بنابراین، نتایج بیشتری که بر اساس ویژگی‌های مدل گاز ایده‌آل به دست خواهد آمد را می‌توان به گازهای واقعی نیز تعمیم داد. به جای ذرات یک گاز ایده آل، مولکول های یک گاز واقعی را بیشتر در نظر خواهیم گرفت.

گاز ایده آل مدلی از گاز کمیاب است که در آن برهمکنش بین مولکول ها نادیده گرفته می شود. نیروهای برهمکنش بین مولکول ها بسیار پیچیده است. در فواصل بسیار کوتاه، وقتی مولکول ها به هم نزدیک می شوند، نیروهای بزرگی بین آنها وارد می شود.بزرگی نیروی دافعه در فواصل زیاد یا متوسط ​​بین مولکول ها، نیروهای جاذبه نسبتا ضعیف عمل می کنند. اگر فواصل بین مولکول ها به طور متوسط ​​زیاد باشد، که در یک گاز نسبتا کمیاب مشاهده می شود، آنگاه این برهمکنش خود را به شکل برخوردهای نسبتاً نادری از مولکول ها با یکدیگر در هنگام پرواز نزدیک نشان می دهد. در یک گاز ایده آل، برهمکنش مولکول ها کاملاً نادیده گرفته می شود.

این نظریه توسط فیزیکدان آلمانی R. Clausis در سال 1957 برای مدلی از گاز واقعی به نام گاز ایده آل ایجاد شد. ویژگی های اصلی مدل:

• · فاصله بین مولکول ها در مقایسه با اندازه آنها زیاد است.
• · هیچ تعاملی بین مولکول ها در فاصله وجود ندارد.
• · هنگامی که مولکول ها با هم برخورد می کنند، نیروهای دافعه بزرگ عمل می کنند.
• · زمان برخورد بسیار کمتر از زمان حرکت آزاد بین برخوردها است.
• · حرکات از قانون نیوتن پیروی می کنند;
• · مولکول ها - توپ های الاستیک;
• · بانیروهای فعل و انفعال در طول یک برخورد رخ می دهد.

محدودیت های کاربرد مدل گاز ایده آل به مشکل مورد بررسی بستگی دارد. اگر لازم باشد بین فشار، حجم و دما رابطه برقرار شود، آنگاه می توان گاز را با دقت مناسب تا فشارهای چند ده اتمسفر ایده آل در نظر گرفت. اگر یک انتقال فاز مانند تبخیر یا تراکم در حال مطالعه باشد یا فرآیند برقراری تعادل در یک گاز در نظر گرفته شود، در این صورت نمی توان از مدل گاز ایده آل حتی در فشارهای چند میلی متری جیوه استفاده کرد.

فشار گاز بر روی دیواره یک ظرف نتیجه ضربه های بی نظم مولکول ها بر روی دیواره به دلیل فرکانس بالای آنها است، اثر این ضربه ها توسط حواس یا ابزار ما به عنوان یک نیروی پیوسته که بر دیواره ظرف اثر می گذارد درک می شود. و ایجاد فشار

بگذارید یک مولکول در یک ظرف به شکل باشد متوازی الاضلاع مستطیلی(عکس. 1). به عنوان مثال، ضربه های این مولکول را بر روی دیواره سمت راست ظرف، عمود بر محور X در نظر می گیریم، ضربه های مولکول بر روی دیواره ها را کاملاً الاستیک در نظر می گیریم، سپس زاویه انعکاس مولکول را از طرف دیگر. دیوار برابر با زاویه برخورد است و بزرگی سرعت در اثر ضربه تغییر نمی کند. در مورد ما، پس از برخورد، طرح ریزی سرعت مولکول بر روی محور است Uتغییر نمی کند، و طرح سرعت بر روی محور ایکسعلامت را تغییر می دهد بنابراین، طرح تکانه در اثر ضربه به مقدار برابر تغییر می کند، علامت "-" به این معنی است که طرح سرعت نهایی منفی است و طرح سرعت اولیه مثبت است.

اجازه دهید تعداد تأثیرات یک مولکول بر روی دیوار معین را در 1 ثانیه تعیین کنیم. بزرگی برآمدگی سرعت هنگام برخورد با هیچ دیواری تغییر نمی کند، یعنی. می توان گفت که حرکت یک مولکول در امتداد محور ایکسلباس فرم. در 1 ثانیه، مسافتی برابر با پیش بینی سرعت پرواز می کند. از ضربه تا برخورد بعدی روی همان دیوار، مولکول در امتداد محور X به فاصله دو برابر طول ظرف پرواز می کند. 2 L. بنابراین، تعداد ضربه های مولکول بر روی دیوار انتخاب شده برابر است. طبق قانون دوم نیوتن، نیروی متوسط ​​برابر با تغییر تکانه بدن در واحد زمان است. اگر با هر ضربه به دیوار، ذره حرکت حرکتی را به میزانی تغییر دهد و تعداد ضربه ها در واحد زمان برابر باشد، در این صورت میانگین نیروی وارد بر مولکول از دیوار (از نظر بزرگی برابر با نیروی وارد بر دیواره از مولکول) برابر است و فشار متوسط ​​مولکول برابر با دیواره است ، جایی که V- حجم ظرف

اگر سرعت همه مولکول ها یکسان باشد، فشار کل به سادگی با ضرب این مقدار در تعداد ذرات به دست می آید. ن، یعنی . اما از آنجایی که مولکول های گاز دارای سرعت های متفاوتی هستند، این فرمول شامل مقدار میانگین مربع سرعت خواهد بود، سپس فرمول به شکل زیر در می آید:

مربع ماژول سرعت برابر است با مجموع مربع های پیش بینی آن، این نیز برای مقادیر میانگین آنها رخ می دهد: . به دلیل ماهیت آشفته حرکت حرارتی، مقادیر میانگین تمام مربعات پیش بینی سرعت یکسان است، زیرا هیچ حرکت ترجیحی مولکول ها در هیچ جهتی وجود ندارد. بنابراین، و سپس فرمول فشار گاز به شکل زیر خواهد بود: اگر انرژی جنبشی مولکول را معرفی کنیم، به دست می آوریم که میانگین انرژی جنبشی مولکول کجاست.

طبق نظر بولتزمن، میانگین انرژی جنبشی یک مولکول با دمای مطلق متناسب است و سپس فشار یک گاز ایده آل برابر است یا

اگر غلظت ذرات را وارد کنید، فرمول به صورت زیر بازنویسی می شود:

تعداد ذرات را می توان به عنوان حاصل ضرب تعداد مول و تعداد ذرات در یک مول، برابر با عدد آووگادرو، و حاصلضرب نشان داد. سپس (1) به صورت زیر نوشته می شود:

بیایید قوانین خاص گاز را در نظر بگیریم. در دما و جرم ثابت، از (4) نتیجه می شود که، i.e. در دما و جرم ثابت یک گاز، فشار آن با حجم آن نسبت معکوس دارد. این قانون را قانون بویل و ماریوت می نامند و به فرآیندی که در آن دما ثابت است همدما می گویند.

برای فرآیند ایزوباریک که در فشار ثابت رخ می دهد، از (4) نتیجه می گیرد که، یعنی. حجم متناسب با دمای مطلق است. این قانون را قانون گی-لوساک می نامند.

برای یک فرآیند ایزوکوریک که در یک حجم ثابت رخ می دهد، از (4) نتیجه می گیرد که، i.e. فشار متناسب با دمای مطلق است. این قانون را قانون چارلز می نامند.

بنابراین، این سه قانون گاز موارد خاصی از معادله حالت گاز ایده آل هستند. از نظر تاریخی، آنها ابتدا به صورت تجربی کشف شدند، و تنها بعداً به صورت نظری، بر اساس مفاهیم مولکولی به دست آمدند.

گاز ایده آل یک مدل نظری از گاز است که در آن اندازه و فعل و انفعالات ذرات گاز نادیده گرفته شده و فقط برخوردهای الاستیک آنها در نظر گرفته می شود.

مدل گاز ایده آل در سال 1847 توسط J. Herapat پیشنهاد شد. بر اساس این مدل، قوانین گاز به صورت نظری مشتق شدند (قانون بویل-ماریوت، قانون گی-لوساک، قانون چارلز، قانون آووگادرو) که قبلاً به صورت تجربی ایجاد شده بود. مدل گاز ایده آل مبنای تئوری جنبشی مولکولی گازها بود.

قوانین اساسی یک گاز ایده آل هستند معادله حالتو قانون آووگادروکه در آن برای اولین بار ویژگی های کلان یک گاز (فشار، دما، جرم) به جرم مولکول مربوط می شود (معادله مندلیف-کلاپیرون یا معادله حالت یک گاز ایده آل)

در ساده‌ترین مدل گاز، مولکول‌ها توپ‌های بسیار کوچک و جامد با جرم در نظر گرفته می‌شوند. حرکت تک تک مولکول ها از قوانین مکانیک نیوتن پیروی می کند. البته همه فرآیندهای موجود در گازهای کمیاب را نمی توان با استفاده از چنین مدلی توضیح داد، اما فشار گاز را می توان با استفاده از آن محاسبه کرد.

2. معادله پایه MKT

§ گاز ایده آلبرای توضیح خواص ماده در حالت گازی از مدل گاز ایده آل استفاده شده است. مدل گاز ایده آل موارد زیر را فرض می کند: مولکول ها در مقایسه با حجم ظرف حجم ناچیزی دارند، هیچ نیروی جاذبه ای بین مولکول ها وجود ندارد و هنگامی که مولکول ها با یکدیگر و با دیواره های ظرف برخورد می کنند، نیروهای دافعه عمل می کنند.

§ فشار گاز ایده آلیکی از اولین و مهم‌ترین موفقیت‌های نظریه سینتیک مولکولی، توضیح کمی و کیفی پدیده فشار گاز بر روی دیواره‌های ظرف بود.

§ توضیح کیفی فشار گاز این است که مولکول های یک گاز ایده آل، هنگام برخورد با دیواره های یک ظرف، بر اساس قوانین مکانیک به عنوان اجسام الاستیک با آنها برهم کنش می کنند. هنگامی که یک مولکول با دیواره یک کشتی برخورد می کند، بردار سرعت بر روی محور قرار می گیرد. اوه،عمود بر دیوار، علامت خود را به سمت مخالف تغییر می دهد، اما در قدر ثابت می ماند

§ در هنگام برخورد، مولکول بر روی دیواره با نیرویی برابر است، طبق قانون سوم نیوتن، نیرویی که در قدر و جهت مخالف آن است.

§ تعداد زیادی مولکول گاز وجود دارد و ضربه های آنها بر روی دیوار یکی پس از دیگری با فرکانس بسیار بالا دنبال می شود. مقدار متوسط ​​مجموع هندسی نیروهایی که بر روی بخشی از مولکول‌ها در هنگام برخورد با دیواره ظرف وارد می‌شوند، نیروی فشار گاز است. فشار گاز برابر است با نسبت مدول نیروی فشار به سطح دیوار اس:

§ بر اساس استفاده از اصول اولیه نظریه سینتیک مولکولی، معادله ای به دست آمد که محاسبه فشار گاز را در صورت مشخص بودن جرم ممکن می سازد. متر 0 مولکول گاز، مقدار میانگین مجذور سرعت مولکول ها و غلظت nمولکول ها:

§ معادله نامیده می شود معادله اصلی نظریه جنبشی مولکولی
نشان دادن مقدار متوسط ​​انرژی جنبشی حرکت انتقالی مولکول های یک گاز ایده آل:

3. فشار گاز

فشار، نیرو در واحد سطح است.

فشار یک گاز نتیجه برخورد مولکول های آن به دیواره ظرف است.

فشار گاز. مندلیف - معادله کلایپرون

فشار گاز. معادله کلایپرون
قانون یکپارچه گاز (در m-const).

بلیط شماره 25

جامدات خالص در حالت معمول بلورهایی هستند که تقریباً به طور کامل از واحدهای ساختاری تشکیل شده اند: اتم ها، یون ها یا مولکول ها. گروه کوچکی از جامدات آمورف شناخته شده است - شیشه، رزین، پلاستیک و غیره که اجزای آنها (ماکرو مولکول ها یا ماکرویون ها) تقریباً کاملاً نامرتب هستند. جامدات آمورف را می توان به عنوان مایعات فوق سرد با ویسکوزیته بسیار بالا در نظر گرفت. آنها شبکه کریستالی منظمی ندارند، نقطه ذوب خاصی ندارند، اما در یک محدوده دمایی گسترده ذوب می شوند. آنها همسانگرد هستند. این بدان معنی است که خواص فیزیکی چنین موادی در همه جهات ثابت است.

برخلاف اجسام و مایعات آمورف، در کریستال ها، همانطور که به صورت شماتیک در شکل نشان داده شده است، ترتیب دوربردی در آرایش اتم های یک جسم جامد وجود دارد. اتم ها در این مورد در گره های یک شبکه فضایی منظم (شبکه کریستالی) قرار دارند. برای هر جهتی در فضای A، B، C، D، E، ... که از مرکز اتم ها می گذرد، فاصله بین مراکز دو اتم همسایه در طول کل خط بدون تغییر باقی می ماند، اما برای خطوط مختلف متفاوت است. مطابق با این، خواص فیزیکی (الاستیک، مکانیکی، حرارتی، الکتریکی، مغناطیسی، نوری و غیره) به طور کلی در جهات مختلف متفاوت خواهد بود. خواص نابرابر یک کریستال در جهات مختلف ناهمسانگردی نامیده می شود.

بلیط شماره 26

یک اثر مکانیکی خارجی بر روی جسم باعث جابجایی اتم ها از موقعیت های تعادلی می شود و منجر به تغییر شکل و حجم جسم، یعنی تغییر شکل آن می شود. ساده ترین انواع تغییر شکل کشش و فشار هستند. کابل‌های جرثقیل، تله‌کابین، کابل‌های بکسل، و سیم‌های آلات موسیقی تنش را تجربه می‌کنند. دیوارها و پی ساختمان ها در معرض فشار هستند. خمیدگی توسط تیرهای کف در ساختمان ها و پل ها تجربه می شود. تغییر شکل خمشی به تغییر شکل های فشاری و کششی کاهش می یابد که در آنها متفاوت است بخش های مختلفبدن.

فشار و استرس.تغییر شکل فشاری و کششی را می توان با ازدیاد طول مطلق مشخص کرد Δlبرابر با اختلاف طول نمونه قبل از کشش l 0و بعد از آن ل :

ازدیاد طول مطلق در کشش مثبت و در فشار منفی است.

نسبت ازدیاد طول مطلق به طول نمونه نامیده می شود ازدیاد طول نسبی :

هنگامی که بدن تغییر شکل می دهد، نیروهای الاستیک ایجاد می شود. کمیت فیزیکی برابر با نسبت مدول نیروی کشسانی به سطح مقطع جسم نامیده می شود. استرس مکانیکی :

واحد SI تنش مکانیکی در نظر گرفته شده است پاسکال(Pa). .

ساده ترین انواع تغییر شکل بدن به طور کلی:

§ فشار-کشش،

§ پیچ خوردگی.

در بیشتر موارد عملی، تغییر شکل مشاهده شده ترکیبی از چندین تغییر شکل ساده به طور همزمان است. با این حال، در نهایت، هر تغییر شکلی را می توان به دو مورد ساده کاهش داد: کشش (یا فشار) و برش.

بلیط شماره 27

ذوب فرآیند انتقال یک ماده از حالت کریستالی جامد به مایع است. ذوب در دمای ثابت با جذب گرما اتفاق می افتد. ثبات دما با این واقعیت توضیح داده می شود که در طول ذوب، تمام گرمای عرضه شده به نظم مکانی منظم اتم ها (مولکول ها) در شبکه کریستالی منجر می شود. در این حالت میانگین فاصله بین اتم ها و در نتیجه نیروهای برهمکنش اندکی تغییر می کند. نقطه ذوب برای یک کریستال معین؟ خود مشخصه مهم، اما یک مقدار ثابت نیست، اما به طور قابل توجهی به فشار خارجی که در آن ذوب رخ می دهد بستگی دارد. برای اکثر بلورها (به جز آب و برخی آلیاژها)، دمای ذوب با افزایش فشار خارجی افزایش می‌یابد، زیرا دور شدن اتم‌ها از یکدیگر در فشار بالاتر به انرژی حرکت حرارتی بیشتری نیاز دارد، یعنی دمای بالاتر.

گرمای ویژه همجوشی- مقدار گرمایی که باید به یک واحد جرم یک ماده کریستالی در یک فرآیند تعادلی ایزوباریک- همدما داده شود تا از حالت جامد (بلوری) به مایع منتقل شود (همان مقدار گرما در طی تبلور آزاد می شود. از ماده).

گرمای همجوشی حالت خاصی از گرمای انتقال فاز مرتبه اول است.

بین گرمای ویژه همجوشی (J/kg) و گرمای مولی (J/mol) تفاوت قائل می‌شود.

گرمای ویژه همجوشی با حرف (حرف یونانی) نشان داده می شود لامبدا) فرمول محاسبه گرمای ویژه همجوشی: که در آن گرمای مخصوص همجوشی است، مقدار گرمایی است که ماده در حین ذوب دریافت می کند (یا در هنگام تبلور آزاد می شود)، جرم ماده ذوب (بلورکننده) است.

بلیط شماره 28

ترمودینامیک- شاخه ای از فیزیک که به مطالعه روابط و تبدیل گرما و سایر اشکال انرژی می پردازد. ترمودینامیک شیمیایی که تحولات فیزیکی و شیمیایی مرتبط با انتشار یا جذب گرما و همچنین مهندسی حرارتی را مطالعه می کند، به رشته های جداگانه ای تبدیل شده است.

در ترمودینامیک، ما با مولکول های منفرد سر و کار نداریم، بلکه با اجسام ماکروسکوپی متشکل از تعداد زیادی ذره سروکار داریم. این اجسام را سیستم های ترمودینامیکی می نامند. در ترمودینامیک، پدیده های حرارتی با مقادیر ماکروسکوپی - فشار، دما، حجم و ... توصیف می شوند که برای مولکول ها و اتم های منفرد قابل اعمال نیستند.

در فیزیک نظری، در کنار ترمودینامیک پدیدارشناسی که به مطالعه پدیدارشناسی فرآیندهای حرارتی می‌پردازد، ترمودینامیک آماری نیز وجود دارد که برای اثبات مکانیکی ترمودینامیک ایجاد شد و یکی از اولین شاخه‌های فیزیک آماری بود.

.

انرژی درونی یک جسم (که با E یا U مشخص می شود) مجموع انرژی های برهمکنش های مولکولی و حرکات حرارتی مولکول است. انرژی داخلی تابعی منحصر به فرد از وضعیت سیستم است. این بدان معناست که هرگاه یک سیستم خود را در وضعیت معینی بیابد، انرژی درونی آن بدون توجه به تاریخچه قبلی سیستم، ارزش ذاتی این حالت را به خود می گیرد. در نتیجه، تغییر انرژی درونی در طول انتقال از یک حالت به حالت دیگر همیشه برابر با تفاوت بین مقادیر آن در حالت نهایی و اولیه خواهد بود، صرف نظر از مسیری که انتقال در آن انجام شده است.

انرژی درونی بدن را نمی توان مستقیماً اندازه گیری کرد. شما فقط می توانید تغییر در انرژی داخلی را تعیین کنید:

§ - به بدن آورده است حرارت، اندازه گیری شده در ژول

§ - کارتوسط یک جسم در برابر نیروهای خارجی انجام می شود که در ژول اندازه گیری می شود

این فرمول یک عبارت ریاضی است قانون اول ترمودینامیک

برای فرآیندهای شبه استاتیکرابطه زیر برقرار است:

§ - درجه حرارت، اندازه گیری شده در کلوین ها

§ - آنتروپی، با ژول/کلوین اندازه گیری می شود

§ - فشار، اندازه گیری شده در پاسکال

§ - پتانسیل شیمیایی

§ - تعداد ذرات در سیستم

مولکول ها را می توان به عنوان سیستم هایی از نقاط مادی (اتم ها) در نظر گرفت که هم حرکت انتقالی و هم حرکت چرخشی را انجام می دهند. هنگام مطالعه حرکت یک جسم، لازم است که موقعیت آن را نسبت به سیستم مختصات انتخاب شده بدانیم. برای این منظور مفهوم درجات آزادی یک بدن معرفی شده است. به تعداد مختصات مستقلی که موقعیت جسم را در فضا مشخص می کند، تعداد درجات آزادی جسم می گویند.

هنگامی که یک نقطه در امتداد یک خط مستقیم حرکت می کند، برای تخمین موقعیت آن، باید یک مختصات را بدانید، یعنی. یک نقطه یک درجه آزادی دارد. اگر نقطه حرکت روی یک صفحه باشد، موقعیت آن با دو مختصات مشخص می شود. در این حالت نقطه دارای دو درجه آزادی است. موقعیت یک نقطه در فضا با 3 مختصات تعیین می شود. تعداد درجات آزادی معمولا با حرف i نشان داده می شود. مولکول هایی که از یک اتم معمولی تشکیل شده اند، نقاط مادی محسوب می شوند و دارای سه درجه آزادی (آرگون، هلیوم) هستند.

بلیط شماره 29

کار در ترمودینامیک
در ترمودینامیک حرکت یک جسم به طور کلی مورد توجه قرار نمی گیرد و ما در مورد حرکت اجزای یک جسم ماکروسکوپی نسبت به یکدیگر صحبت می کنیم. وقتی کار انجام می شود، حجم بدنه تغییر می کند، اما سرعت آن صفر می ماند. ولی سرعتمولکول های بدن تغییر می کند! بنابراین دمای بدن تغییر می کند. دلیل آن این است که هنگام برخورد با پیستون متحرک (فشرده سازی گاز)، انرژی جنبشی مولکول ها تغییر می کند - پیستون بخشی از انرژی مکانیکی خود را از دست می دهد. هنگام برخورد با پیستون عقب نشینی (انبساط)، سرعت مولکول ها کاهش می یابد و گاز سرد می شود. هنگامی که کار در ترمودینامیک انجام می شود، وضعیت اجسام ماکروسکوپی تغییر می کند: حجم و دمای آنها.
- نیروی وارد بر گاز از پیستون. A کار نیروهای خارجی برای فشرده کردن گاز است. - نیروی وارد بر پیستون از سمت گاز. A" کار گاز با انبساط است. = - - طبق قانون 3 نیوتن. بنابراین: A = - A" = pS که p فشار است، S مساحت پیستون است. اگر گاز منبسط شود: Dh=h 2 - h 1 - حرکت پیستون. V 1 = Sh 1 ; V 2 = Sh 2 .

معنای فیزیکی ثابت گاز مولی. اجازه دهید یک گاز ایده آل از حالت 1 به حالت 2 تغییر همسانی داشته باشد. فشار در هر دو حالت یکسان است، بیایید آن را نشان دهیم پ. برای هر حالتی، معادله کلاپیرون- مندلیف معتبر است، بنابراین می‌توانیم بنویسیم:
p 1 V 1 = RT 1و p 2 V 2 = RT 2.
بیایید کار انجام شده توسط گاز را پیدا کنیم:
A = p V = p(V 2 – V 1) = pV 2 – pV 1.
اجازه دهید روابط به دست آمده در بالا را جایگزین کنیم، سپس:
A = RT 2 – RT 1 = R(T 2 – T 1).
تغییر دما در پرانتز است، بنابراین در نهایت به دست می آوریم:

اگر یک مول گاز وجود داشته باشد و تغییر دما 1 K باشد، کار برابر با ثابت گاز مولی است.
ثابت گاز مولی از نظر عددی برابر است با کاری که یک مول از یک گاز ایده آل انجام می دهد زمانی که به صورت همسان با 1 K گرم شود..

بلیط شماره 30

1-انتقال حرارت فیزیکیفرآیند انتقال انرژی حرارتیاز بدن گرمتر به بدن سردتر یا مستقیم (از طریق تماس) یا از طریق یک پارتیشن جداکننده (بدنه یا محیط) ساخته شده از هر ماده. هنگامی که بدنه های فیزیکی یک سیستم متفاوت هستند درجه حرارت، سپس این اتفاق می افتد انتقال انرژی حرارتییا انتقال حرارت از یک بدن به بدن دیگر قبل از شروع تعادل ترمودینامیکی. انتقال حرارت خود به خود همیشهاز بدن گرمتر به بدن سردتر رخ می دهد که نتیجه آن است قانون دوم ترمودینامیک

2. در کل، سه نوع ساده (ابتدایی) انتقال حرارت وجود دارد:

§ رسانایی گرمایی

§ همرفت

§ تابش حرارتی

انواع مختلفی از انتقال حرارت پیچیده نیز وجود دارد که ترکیبی از انواع ابتدایی هستند. اصلی ترین ها:

§ انتقال حرارت (تبادل حرارتی همرفتی بین جریان مایع یا گاز و سطح جامد).

§ انتقال حرارت (تبدیل حرارت از مایع داغ به مایع سرد از طریق دیواری که آنها را جدا می کند).

§ انتقال حرارت همرفتی-تابشی (انتقال حرارت ترکیبی توسط تابش و همرفت).

§ همرفت گرما مغناطیسی

بلیط شماره 35

موتورهای حرارتی
موتورهای حرارتی بخشی از انرژی داخلی سیستم را به انرژی مکانیکی تبدیل کرده و به واسطه آن کار مکانیکی انجام می دهند..
برای کارکرد یک موتور حرارتی، سه بدنه باید وجود داشته باشد: یک بخاری، یک سیال کار و یک یخچال (شکل 5.1).
موتور حرارتی به صورت چرخه ای کار می کند. دریافت مقدار معینی گرما از بخاری س 1، سیال عامل، در حال انبساط، کار مکانیکی انجام می دهد آ، سپس به حالت اولیه خود باز می گردد - آن را فشرده می کند، در حالی که بخش مصرف نشده گرما را فشرده می کند س 2آن را به یخچال می دهد.

برنج. 5.1.

کار در هر چرخه برابر است با:
A = Q 1 – Q 2,
و کارایی موتور حرارتی با فرمول محاسبه می شود:

راندمان اولین موتورهای بخار بود از 10-15٪ تجاوز نمی کند. بهره وری توربین های بخار مدرن مورد استفاده در نیروگاه ها نزدیک به 25 درصد و برای توربین های گازی به 50 درصد می رسد. موتورهای احتراق داخلی کارآمد هستند. 40-45٪ و برای موتورهای توربوجت 60-70٪ است.
ایجاد یک موتور حرارتی که تمام گرمای دریافتی از بخاری را به کار مکانیکی تبدیل کند غیرممکن است.
این یک فرمول جایگزین است قانون دوم ترمودینامیک.

ارسال کار خوب خود در پایگاه دانش ساده است. از فرم زیر استفاده کنید

دانشجویان، دانشجویان تحصیلات تکمیلی، دانشمندان جوانی که از دانش پایه در تحصیل و کار خود استفاده می کنند از شما بسیار سپاسگزار خواهند بود.

نوشته شده در http://www.allbest.ru/

معرفی

1. اصول اولیه نظریه جنبشی مولکولی گازهای ایده آل، توجیه تجربی آن

2. اندازه های مولکولی

3. میکرو و کلان پارامترهای سیستم

4. معادلات پایه نظریه جنبشی مولکولی یک گاز ایده آل برای فشار

5. سرعت مولکول های گاز

6. انرژی حرکت انتقالی مولکول های گاز

7. معادله حالت یک گاز ایده آل - معادله مندلیف-کلاپیرون

8. قوانین آزمایشی گاز. فشار مخلوطی از گازهای ایده آل (قانون دالتون)

نتیجه

ادبیات

معرفی

نظریه سینتیک مولکولیخواص ماکروسیستم ها (مواد) را بر اساس مکانیک آماری و ایده هایی در مورد ساختار مولکولی ماده توصیف می کند. در این بخش، خواص گازها از منظر نظریه جنبشی مولکولی مورد بررسی قرار می گیرد. در این حالت از یک گاز ایده آل به عنوان مدل یک گاز واقعی استفاده می شود.

گاز ایده آل - این یک مدل گاز است که تعامل ذرات گاز (اتم ها، مولکول ها) را در نظر نمی گیرد. میانگین انرژی جنبشی ذرات بسیار بیشتر از انرژی پتانسیل اثر متقابل آنها است.

گاز ایده آل گازی است که برهمکنش بین مولکول های آن ناچیز باشد، زیرا مولکول ها از یکدیگر دور هستند. در واقع، گازهای کمیاب به یک گاز ایده آل نزدیک هستند. پارامترهای اصلی یک گاز ایده آل فشار، حجم و دما هستند. فشار گاز از برخورد مولکول ها به دیواره های ظرف ایجاد می شود و با افزایش دما افزایش می یابد.

در مکانیک حرکت اجسام مادی را در نظر گرفتیم. در این مورد، اجسام را به صورت نقاط مادی یا اجسام کاملاً جامد نشان دادیم. ساختار داخلی بدن ها اصلا در نظر گرفته نشد.

اما در تعدادی از موارد نمی توان از ساختار درونی بدن ها غافل شد. به عنوان مثال، جو زمین به عنوان یک کل با آن در فضای جهانی حرکت می کند. اما ساکنان زمین می دانند که اتمسفر به دور از حالت ایستا است.

بنابراین، اغلب فیزیک باید پدیده هایی را توصیف کند که نه با حرکت بدن به عنوان یک کل، بلکه با حرکت ذرات میکروسکوپی که آن را تشکیل می دهند و فعل و انفعالات آنها. در چنین مواردی، لازم است ساختار درونی بدن، حرکت ذرات تشکیل دهنده بدن توصیف شود.

اکنون مشخص شده است که همه اجسام از تعداد زیادی مولکول تشکیل شده اند. مثلا در 1 سانتی متر مکعب گاز در دمای اتاق و فشار جوحاوی حدود 1019 مولکول است. اجسام متشکل از تعداد مشابهی از ریز ذرات معمولاً ماکروسیستم نامیده می شوند.

توصیف حرکت چنین تعدادی از ذرات بر اساس رویکرد دینامیکی غیرممکن است. اولاً، حل سیستمی متشکل از 10 19 معادله که بر اساس قانون دوم نیوتن گردآوری شده است، عملاً غیرممکن است، ثانیاً، تعیین موقعیت های اولیه و سرعت های اولیه همه مولکول های بدن غیرممکن است، که این مسئله را اساساً غیرقابل حل می کند. چارچوب رویکرد پویا

با این حال، ذرات ماده با یکدیگر تعامل دارند (به عنوان مثال، مولکول های گاز دائما با یکدیگر برخورد می کنند)، به طور تصادفی انرژی و تکانه ها را مبادله می کنند، در نتیجه الگوهای آماری در رفتار آنها ظاهر می شود. این در این واقعیت بیان می شود که رفتار سیستم در یک محدوده وسیع به مقادیر دقیق مختصات اولیه و سرعت ذرات کلان سیستم بستگی ندارد. ماکروسیستم به حال خود رها می شود، خود به خود به حالت تعادل می رود که به تعداد ذرات در کلان سیستم و انرژی کل آنها بستگی دارد. بنابراین برای توصیف کلان سیستم ها از آن استفاده می شود مکانیک آماری،که رفتار کلان سیستم ها را بر اساس خواص ذرات تشکیل دهنده آن و برهمکنش های بین آنها مطالعه می کند.

همیشه جالب بوده است که در طی خودسوزی یک مخلوط قابل احتراق در یک موتور احتراق داخلی چه فرآیندی رخ می دهد.

1. مبانی مولکولی- نظریه جنبشیگازهای ایده آل، توجیه تجربی آن

طبق نظریه جنبشی مولکولی، همه مواد از ذرات ریز - مولکول ها تشکیل شده اند. مولکول ها در حرکت پیوسته هستند و با یکدیگر تعامل دارند. یک مولکول کوچکترین ذره یک ماده است که دارای خواص شیمیایی است. مولکول ها از ذرات ساده تری تشکیل شده اند - اتم های عناصر شیمیایی. مولکول های مواد مختلف ترکیبات اتمی متفاوتی دارند.

مولکول ها دارای انرژی جنبشی W kin و در عین حال انرژی برهمکنش پتانسیل W pot هستند. در حالت گازی، W kin > W در t در حالت مایع و جامد، انرژی جنبشی ذرات با انرژی برهمکنش آنها قابل مقایسه است (W kin W pot).

اجازه دهید سه شرط اصلی نظریه جنبشی مولکولی را توضیح دهیم.

1. همه مواد از مولکول تشکیل شده اند، یعنی. ساختار گسسته ای دارند، مولکول ها با فضاهایی از هم جدا می شوند.

2. مولکول ها در حرکت تصادفی پیوسته (آشوب) هستند.

3. بین مولکول های بدن نیروهای برهمکنش وجود دارد.

نظریه جنبشی مولکولی با آزمایش های متعدد و تعداد زیادی از پدیده های فیزیکی اثبات شده است.

4. گاز ایده آل یک مدل فیزیکی است که در آن:

الف) از اندازه های خود مولکول ها غفلت کنید.

ب) انرژی برهمکنش بین مولکول ها را نادیده بگیرید.

ج) در فرآیند برخورد با یکدیگر و با دیواره های رگ، مولکول ها مانند اجسام کاملاً کشسان رفتار می کنند.

تجربه نشان می دهد که در فشارهای نزدیک به اتمسفر و دمای نزدیک به دمای اتاق، بسیاری از گازها (نیتروژن، اکسیژن، هیدروژن، بخار آب و ...) را می توان ایده آل دانست. انرژی برهمکنش بین مولکول‌ها را می‌توان در اینجا نادیده گرفت زیرا در این شرایط تنها بخش کوچکی از مولکول‌ها در هر زمان معین در حالت برخورد هستند.

تئوری جنبشی مولکولی به فرد اجازه می دهد تا پارامترهای ماکروسکوپی یک سیستم ترمودینامیکی (فشار، دما و غیره) را از طریق کمیت های میکروسکوپی متوسط ​​بیان کند.

وجود مولکول ها به طرز درخشانی توسط قانون نسبت های متعدد تایید شده است. در این متن آمده است: «وقتی ترکیبات (مواد) مختلف از دو عنصر تشکیل می‌شوند، جرم یکی از عناصر موجود در ترکیبات مختلف به صورت اعداد صحیح به هم مرتبط می‌شوند، یعنی دارای نسبت‌های متعدد هستند». به عنوان مثال، نیتروژن و اکسیژن پنج ترکیب می دهند: N 2 O، N 2 O 2، N 2 O 3، N 2 O 4، N 2 O 5. در آنها، اکسیژن با همان مقدار نیتروژن در مقادیری که در نسبت های متعدد 1:2:3:4:5 هستند ترکیب می شود. توضیح قانون نسبت های متعدد آسان است. هر ماده ای از مولکول های یکسان با ترکیب اتمی مربوطه تشکیل شده است. از آنجایی که تمام مولکول های یک ماده یکسان هستند، نسبت وزن عناصر ساده ای که کل بدن را تشکیل می دهند مانند یک مولکول منفرد است و بنابراین مضربی از وزن اتمی است که تأیید می شود. با تجربه

وجود شکاف بین مولکول ها، به عنوان مثال، از آزمایش های جابجایی مایعات مختلف به دست می آید: حجم مخلوط همیشه کمتر از مجموع حجم مایعات مخلوط است.

در اینجا برخی از شواهد حرکت تصادفی (آشوب) مولکول ها آورده شده است:

الف) تمایل گاز برای اشغال کل حجم ارائه شده به آن (گسترش گاز بدبو در سراسر اتاق).

ب) حرکت براونی - حرکت تصادفی کوچکترین ذرات یک ماده قابل مشاهده از طریق میکروسکوپ معلق و نامحلول در آن. این حرکت تحت تأثیر ضربه های تصادفی مولکول های اطراف مایع که در حرکت بی نظم دائمی هستند، رخ می دهد.

ج) انتشار - نفوذ متقابل مولکول های مواد تماس. در حین انتشار، مولکول های یک جسم در حال حرکت مداوم، به شکاف بین مولکول های جسم دیگر در تماس با آن نفوذ کرده و بین آنها پخش می شود. انتشار در همه اجسام - گازها، مایعات و جامدات - اما به درجات مختلف رخ می دهد.

اگر ظرفی با گاز بدبو در داخل خانه باز شود، انتشار در گازها قابل مشاهده است. پس از مدتی، گاز در تمام اتاق پخش می شود.

انتشار در مایعات بسیار کندتر از گازها اتفاق می افتد. به عنوان مثال محلول سولفات مس را داخل لیوان بریزید و سپس با احتیاط یک لایه آب اضافه کنید و لیوان را در اتاقی با دمای ثابت و جایی که در معرض ضربه قرار نگیرد، بگذارید. بعد از مدتی شاهد از بین رفتن مرز تیز بین ویتریول و آب خواهیم بود و پس از چند روز مایعات با هم مخلوط می شوند، علیرغم اینکه چگالی ویتریول از چگالی آب بیشتر است. آب با الکل و سایر مایعات نیز پخش می شود.

انتشار در جامدات حتی کندتر از مایعات (از چند ساعت تا چند سال) اتفاق می افتد. زمانی که فاصله بین سطوح اجسام صیقلی نزدیک به فاصله بین مولکول ها (10-8 سانتی متر) باشد، می توان آن را فقط در اجسام صیقلی مشاهده کرد. در این حالت سرعت انتشار با افزایش دما و فشار افزایش می یابد.

یک نوع انتشار OSMOSIS است - نفوذ مایعات و محلول ها از طریق یک پارتیشن متخلخل. انتشار و اسمز نقش زیادی در طبیعت و فناوری دارند. در طبیعت، به لطف انتشار، گیاهان از خاک تغذیه می شوند. بدن انسان و حیوان مواد مغذی را از طریق دیواره های دستگاه گوارش جذب می کند. در فناوری با استفاده از دیفیوژن، لایه سطحی محصولات فلزی با کربن اشباع می شود (سیمان).

شواهدی از برهمکنش نیرو مولکول ها:

الف) تغییر شکل اجسام تحت تأثیر نیرو.

ب) حفظ شکل توسط مواد جامد.

ج) کشش سطحی مایعات و در نتیجه پدیده خیس شدن و مویینگی.

بین مولکول ها به طور همزمان نیروهای جاذبه و دافعه وجود دارد (شکل 1). در فواصل کوچک بین مولکول ها، نیروهای دافعه غالب هستند. با افزایش فاصله r بین مولکول ها، هم نیروی جاذبه و هم نیروی دافعه کاهش می یابد و نیروهای دافعه سریعتر کاهش می یابد. بنابراین، در مقدار معینی از r 0 (فاصله بین مولکول ها)، نیروهای جاذبه و دافعه متقابل متعادل می شوند.

اگر بپذیریم که یک علامت مثبت به نیروهای دافعه و یک علامت منفی به نیروهای جاذبه اختصاص دهیم و جمع جبری نیروهای دافعه و جاذبه را انجام دهیم، نمودار نشان داده شده در شکل را بدست می آوریم. 2.

در شکل شکل 3 وابستگی انرژی پتانسیل برهمکنش مولکول ها را به فاصله بین آنها نشان می دهد. فاصله r 0 بین مولکول ها با حداقل انرژی پتانسیل آنها مطابقت دارد (شکل 3).

برای تغییر فاصله بین مولکول ها در یک جهت یا جهت دیگر، کار باید در برابر نیروهای غالب جاذبه یا دافعه صرف شود. در فواصل کوتاه تر (شکل 2)، منحنی به شدت بالا می رود. این ناحیه مربوط به دافعه قوی مولکول ها است (که عمدتاً توسط دافعه کولن هسته های نزدیک ایجاد می شود). در فواصل زیاد، مولکول ها یکدیگر را جذب می کنند. فاصله r 0 مربوط به موقعیت نسبی تعادل پایدار مولکول ها است. از شکل مشاهده می‌شود که با افزایش فاصله بین مولکول‌ها، نیروهای جاذبه غالب موقعیت تعادل را باز می‌گردانند و با کاهش فاصله بین آنها، تعادل توسط نیروهای دافعه غالب بازیابی می‌شود.

روش های تجربی مدرن فیزیک (تحلیل پراش اشعه ایکس، مشاهدات با استفاده از میکروسکوپ الکترونی و غیره) امکان مشاهده ریزساختار مواد را فراهم کرده است.

2. اندازه های مولکولی

· تعداد گرم یک ماده برابر با وزن مولکولی آن ماده را مولکول یا مول گرم می گویند. به عنوان مثال، 2 گرم هیدروژن یک مولکول گرم هیدروژن را تشکیل می دهد. 32 گرم اکسیژن یک گرم مولکول اکسیژن را تشکیل می دهد. جرم یک مول از یک ماده را جرم مولی آن ماده می گویند. با m نشان داده شده است. برای هیدروژن؛ برای اکسیژن؛ برای نیتروژن و غیره

تعداد مولکول های موجود در یک مول از مواد مختلف یکسان است و به آن عدد آووگادرو (NA) می گویند: .

تعداد آووگادرو بسیار زیاد است. برای احساس عظمت آن، تصور کنید که تعدادی سر سوزن (هر یک به قطر حدود 1 میلی متر) برابر با عدد آووگادرو در دریای سیاه ریخته شده است. در این صورت معلوم می‌شود که دیگر جایی برای آب در دریای سیاه باقی نمی‌ماند: نه تنها تا لبه‌ها پر می‌شود، بلکه با مقدار زیادی از این سر سوزن‌ها نیز پر می‌شود. با همین تعداد سر سوزن، می‌توان منطقه‌ای را به‌اندازه مثلاً قلمرو فرانسه با لایه‌ای به ضخامت حدود 1 کیلومتر پوشش داد. و چنین تعداد زیادی از مولکول های فردی فقط در 18 گرم آب موجود است. در 2 گرم هیدروژن و غیره

مشخص شده است که 1 سانتی متر مکعب از هر گاز در شرایط عادی (یعنی در دمای 0 0 درجه سانتیگراد و فشار 760 میلی متر جیوه) حاوی 2.710 19 مولکول است.

اگر تعداد آجرها را برابر با این عدد در نظر بگیریم، این آجرها با بسته بندی محکم، سطح کل خشکی زمین را با لایه ای به ارتفاع 120 متر می پوشانند مسیر یک مولکول گاز (یعنی میانگین مسافت طی شده مولکول از برخورد تا برخورد با مولکول های دیگر) و قطر مولکول.

ما برخی از نتایج این محاسبات را ارائه می دهیم.

قطر تک تک مولکول ها مقادیر کمی است. با بزرگنمایی میلیون ها برابر، مولکول ها در این کتاب به اندازه یک نقطه خواهند بود. اجازه دهید جرم گاز (هر ماده) را با m نشان دهیم. سپس این نسبت تعداد مول های گاز را نشان می دهد.

تعداد مولکول های گاز n را می توان بیان کرد:

تعداد مولکول ها در واحد حجم n 0 برابر خواهد بود با:

که در آن: V حجم گاز است.

جرم یک مولکول m 0 را می توان با فرمول تعیین کرد:

جرم نسبی یک مولکول m rel مقداری برابر با نسبت جرم مطلق مولکول m 0 به 1/12 جرم اتم کربن m oc است. قانون گاز جنبشی مولکولی

m oc = 210 -26 کیلوگرم.

3. کوچک- وپارامترهای کلانسیستم های

سیستمی متشکل از خیلی را در نظر بگیرید تعداد زیادیمولکول n. به عنوان مثال، چنین سیستمی می تواند گاز باشد.

در یک لحظه معین از زمان، هر مولکول گاز انرژی، سرعت، جهت حرکت، جرم و اندازه خاص خود را دارد. به کمیت هایی که رفتار یک ذره را در یک سیستم تعیین می کنند، میکروپارامتر می گویند. ریزپارامترهای یک ذره می توانند بدون تأثیرات خارجی بر روی سیستم تغییر کنند. به عنوان مثال، سرعت مولکول های گاز می تواند به طور مداوم به دلیل برخورد بین آنها تغییر کند.

مقادیری که به دلیل تأثیرات خارجی بر روی سیستم تغییر می کنند، ماکروپارامتر نامیده می شوند. اینها عبارتند از: حجم V، فشار P، دمای T.

حجم V ناحیه ای از فضای اشغال شده توسط یک جسم است. Si در m3 اندازه گیری می شود. 1 لیتر = 10 -3 متر مکعب.

فشار P یک کمیت فیزیکی اسکالر است که توزیع نیرو را بر روی یک سطح مشخص می کند و برابر است با تابش نیرو بر روی جهت نرمال به ناحیه ای که نیرو بر آن وارد می شود و در واحد این ناحیه. با توزیع یکنواخت نیروی F بر روی سطح صافی از ناحیه S، فشار برابر است با:

که در آن F n پیش بینی نیروی F به ناحیه نرمال S است. در Si، واحد فشار پاسکال = Pa = است. واحد غیر سیستمی - میلی متر. HG هنر فشار معمولی برابر با یک جو فیزیکی است. 1 اتمسفر فیزیکی = 1 اتمسفر = 760 میلی متر. HG خیابان، 1 جو فنی = 1 اتمسفر = 736 میلی متر. HG هنر 1 میلی متر. HG هنر = 133 Pa.

دما T یک پارامتر حالت است که درجه حرارت بدن را مشخص می کند و با مفهوم تعادل حرارتی مرتبط است. دو جسم که از اجسام اطراف جدا شده اند، اما قادر به تبادل انرژی با یکدیگر هستند، اگر حالت های ترمودینامیکی آنها با زمان تغییر نکند، در تعادل حرارتی هستند. اجسامی که در تعادل حرارتی با یکدیگر هستند دمای یکسانی دارند. بین دمای ترمودینامیکی (مطلق) TK و دمای سلسیوس t 0 C تمایز قائل شد. رابطه بین آنها:

دمای مطلق در C بر حسب درجه در مقیاس کلوین اندازه گیری می شود.

اگر دو جسم در تعادل حرارتی باشند، میانگین مقادیر انرژی جنبشی حرکت انتقالی ذرات این اجسام یکسان خواهد بود.

مشخص است که

3/2 کیلو تن (برای یک ذره) (5)،

که در آن k ثابت بولتزمن است. . از فرمول (5) چنین می شود:

بنابراین، دمای ترمودینامیکی از دیدگاه مولکولی - جنبشی یک کمیت فیزیکی است که شدت حرکت هرج و مرج و حرارتی کل مجموعه ذرات در سیستم را مشخص می کند و با میانگین انرژی جنبشی حرکت انتقالی یک ذره متناسب است. .

توجه داشته باشید:

1) از (6) نتیجه می شود که در = 0 و T = 0.

2) دمایی که در آن حرکت آشفته ذرات بدن متوقف می شود، صفر مطلق نامیده می شود. در T = 0، فقط حرکت حرارتی متوقف می شود. سایر اشکال حرکت (غیر حرارتی) نیز در صفر مطلق مشاهده خواهند شد.

4. معادلات اساسی نظریه جنبشی مولکولی یک گاز ایده آل برای فشار

یک گاز ایده آل نامیده می شود اگر:

1) حجم ذاتی مولکول های گاز در مقایسه با حجم ظرف ناچیز است.

2) هیچ نیروی برهمکنشی بین مولکول های گاز وجود ندارد.

3) برخورد مولکول های گاز با دیواره های ظرف کاملاً کشسان است.

گازهای واقعی (مثلاً اکسیژن و هلیوم) در شرایط نزدیک به نرمال و همچنین در فشارهای پایین و دماهای بالا، نزدیک به گازهای ایده آل هستند. ذرات یک گاز ایده آل در فواصل بین برخوردها به طور یکنواخت و مستقیم حرکت می کنند. فشار گاز بر روی دیواره یک ظرف را می توان به عنوان مجموعه ای از ضربه های متوالی سریع مولکول های گاز بر روی دیوار در نظر گرفت. بیایید نحوه محاسبه فشار ناشی از ضربه های فردی را بررسی کنیم. بیایید تصور کنیم که یک سری ضربه های جداگانه و مکرر روی یک سطح خاص اتفاق می افتد. اجازه دهید چنین نیروی ثابت متوسطی را پیدا کنیم ، که در طول زمان t که در طی آن ضربات منفرد اتفاق افتاده است، اثری مشابه تمام این ضربه ها در مجموع ایجاد می کند. در این حالت، ضربه این نیروی متوسط ​​در طول زمان t باید برابر با مجموع تکانه های تمام آن ضربه هایی باشد که سطح در این زمان دریافت کرده است، یعنی.

که در آن t 1، t 2، t 3 ... t n زمان برهمکنش مولکول های اول، دوم، ...، nام با دیواره است (یعنی مدت زمان ضربه). f 1, f 2, f 3 ... f n - نیروهای ضربه مولکول ها به دیوار. از این فرمول به دست می آید که:

میانگین نیروی فشار ناشی از یک سری از ضربه های منفرد بر روی یک سطح معین از نظر عددی برابر است با مجموع تکانه های تمام ضربه های دریافت شده توسط این سطح در واحد زمان.

بیایید نیروی فشار متوسط ​​را پیدا کنیم که به دلیل برخورد مولکول های گاز بر روی دیواره رگ رخ می دهد. یک ظرف مکعبی شکل (شکل 4) به طول لبه l داریم که در آن n مولکول حرکت می کند و جرم هر مولکول برابر با m 0 است. در نتیجه حرکت آشفته مولکول ها، می توان ادعا کرد که نتیجه برخورد آنها بر دیواره ها مانند این خواهد بود که 1/3 از کل مولکول ها در امتداد محور X حرکت کنند و به سمت راست و چپ برخورد کنند. 3 در امتداد محور Y حرکت می کند، به طرف جلو و سمت چپ ضربه می زند، و 1/3 - در امتداد محور Z، ضربه به صورت بالا و پایین.

بیایید تکانه نیروی حاصل از برخورد یک مولکول (اولین) را در سمت راست مکعب پیدا کنیم. اجازه دهید مولکول با سرعت V1 در امتداد محور X حرکت کند، در طول یک ضربه الاستیک روی یک صورت، با همان سرعت در مقدار مطلق، اما با علامت مخالف دفع می شود. تکانه مولکول قبل از برخورد (m0v1) و بعد از ضربه برابر با (m0v1-) است. تغییر تکانه مولکول در طی یک ضربه به صورت برابر است (2m0v1). بیایید تعداد ضربه هایی را که مولکول روی لبه در واحد زمان ایجاد می کند (t = 1 s) بشماریم. از ضربه تا برخورد بعدی روی همان صورت، مولکول در امتداد محور X به فاصله ای برابر با دوبرابر طول لبه مکعب 2l پرواز می کند، زیرا او باید به لبه مخالف پرواز کند و به عقب برگردد. در یک ثانیه، مولکول تأثیرات (v1/2) ایجاد می کند. تغییر در تکانه مولکول در تمام ضربه ها (در 1 ثانیه) را می توان به صورت پیدا کرد

ضربه نیروی f 1 t 1 دریافتی مولکول از صورت در طول تمام ضربه ها در طول یک ثانیه برابر با تغییر تکانه آن است، یعنی.

لبه همان ضربه را از برخورد مولکول دریافت کرد. اجازه دهید تعداد مولکول‌هایی که در امتداد محور X حرکت می‌کنند را نشان دهیم

به همین ترتیب، مولکول های مختلف، با سرعت های مختلف حرکت می کنند، تکانه هایی را به چهره ها منتقل می کنند.

بیایید ضلع راست برابری (8) را ضرب کرده و بر n تقسیم کنیم. سپس به دست می آید:

مجموع مجذورات سرعت مولکول های متحرک تقسیم بر تعداد آنها برابر است با مجذور ریشه میانگین سرعت مربع 2 حرکت مولکول ها، یعنی:

با استفاده از عبارت (10)، فرمول (9) را به شکل زیر می نویسیم:

یا با توجه به اینکه (11)

فشار گاز p با نیروی وارد بر واحد سطح تعیین می شود (مساحت سطح یک مکعب با لبه l برابر با l 2 است).

یا با استفاده از فرمول (11) می نویسیم:

حجم مکعب:

همین حجم را گاز اشغال می کند. از همین رو:

فرمول (12) معادله اصلی نظریه جنبشی مولکولی یک گاز ایده آل برای فشار است. نتیجه‌گیری که برای یک ظرف مکعبی شکل گرفته می‌شود، برای ظرفی با هر شکلی معتبر است.

معادله (12) را می توان متفاوت نوشت. نگرش:

(تعداد مولکول در واحد حجم یا غلظت مولکول ها). بیایید ضلع راست تساوی (12) را ضرب و بر 2 تقسیم کنیم. سپس به دست می آید:

این کمیت میانگین انرژی جنبشی حرکت انتقالی یک مولکول گاز است. در نهایت داریم:

با توجه به اینکه:

بنابراین، فرمول های (12)، (13)، (14) معادله پایه نظریه جنبشی مولکولی یک گاز ایده آل برای فشار را بیان می کنند.

5. سرعت مولکول های گاز

فرمول (12) را می توان به صورت زیر نوشت:

(توده گاز).

از عبارت (15) ریشه میانگین سرعت مربع مولکول های گاز را محاسبه می کنیم:

با دانستن اینکه:

(ثابت گاز R-جهانی؛ R=8.31)، عبارات جدیدی برای تعیین به دست می آوریم .

تعیین تجربی سرعت حرکت مولکول های بخار نقره برای اولین بار در سال 1920 توسط استرن انجام شد.

هوا از سیلندر شیشه ای E خارج شد (شکل 5). در داخل این استوانه استوانه دوم D قرار داده شده بود که با آن دارای یک محور مشترک O بود. ، که جریان را می توان از آن عبور داد. در همان زمان، سیم داغ شد و نقره از سطح آن به بخار تبدیل شد. مولکول های بخار نقره در جهات مختلف پراکنده شدند، تعدادی از آنها از شکاف C استوانه D عبور کردند و روکش نقره ای به شکل نوار باریکی در سطح داخلی استوانه E به دست آمد. در شکل 5، موقعیت نوار نقره ای با حرف A مشخص شده است.

هنگامی که کل سیستم در حرکت بسیار سریع به گونه‌ای قرار گرفت که سیم محور چرخش باشد، نوار A در استوانه E به یک طرف منتقل می‌شود، یعنی. به عنوان مثال، نه در نقطه A، بلکه در نقطه B. این اتفاق افتاد زیرا در حالی که مولکول های نقره در امتداد مسیر CA در حال پرواز بودند، نقطه A از استوانه E زمان داشت تا با فاصله AB بچرخد و مولکول های نقره در نهایت به نقطه A نمی رسیدند. ، اما در نقطه B.

اجازه دهید مقدار جابجایی نوار نقره ای AB = d را نشان دهیم. شعاع استوانه E تا R، شعاع استوانه D تا r و تعداد دورهای کل سیستم در ثانیه تا n.

در یک چرخش سیستم، نقطه A روی سطح استوانه E مسافتی برابر با محیط دایره 2pR را طی می کند و در 1 ثانیه مسافتی را طی می کند.

زمان t که در طی آن نقطه A به فاصله AB = d حرکت می کند برابر خواهد بود با:

در طول زمان t، مولکول های بخار نقره مسافتی را طی کردند:

سرعت حرکت آنها v را می توان به صورت مسافت طی شده تقسیم بر زمان یافت:

یا به جای t، دریافت می کنیم:

رسوب نقره روی دیواره سیلندر D تار بود که وجود سرعت های مختلف حرکت مولکولی را تأیید می کرد. از روی تجربه می‌توان محتمل‌ترین سرعت v ver را تعیین کرد که با بیشترین ضخامت پلاک نقره مطابقت داشت.

بر اساس محاسبات ماکسول، میانگین ریاضی سرعت حرکت مولکول ها برابر است با:

6. انرژی حرکت انتقالی مولکول های گاز

انرژی جنبشی n مولکول گاز در دمای معین T به دلیل حرکت انتقالی آنها برابر است با:

از فرمول اصلی نظریه جنبشی (12) چنین بر می آید که

از تقسیم (20) بر (21) به دست می آید:

و یادداشت کنید

اگر گاز به مقدار یک مول گرفته شود، آنگاه:

میانگین انرژی جنبشی حرکت انتقالی یک مولکول گاز:

در همان دما، میانگین انرژی حرکت انتقالی مولکول های هر گاز یکسان است.

7. معادله حالت گاز ایده آل- معادله مندلیف-کلاپیرون

از معادله اصلی نظریه جنبشی مولکولی (نگاه کنید به فرمول (14)) قانون آووگادرو را دنبال می‌کند: حجم‌های مساوی از گازهای غیرمشابه تحت شرایط یکسان (دما و فشار یکسان) حاوی تعداد مولکول‌های یکسانی هستند:

(برای یک گاز)

(برای گازهای دیگر).

اگر V 1 = V 2 ; T 1 = T 2; r 1 = r 2، سپس n 01 = n 02.

به یاد بیاورید که واحد کمیت یک ماده در سیستم SI مول (گرم مولکول) است که جرم مولی این ماده نامیده می شود. تعداد مولکول های موجود در یک مول از مواد مختلف یکسان است و به آن عدد آووگادرو می گویند (N A = 6.0210 23 1/mol).

اجازه دهید معادله حالت یک گاز ایده آل را برای یک مول بنویسیم:

که در آن V m حجم یک مول گاز است.

که در آن V m حجم یک مول گاز است. (ثابت گاز جهانی).

در نهایت داریم:

معادله (26) معادله کلاپیرون (برای یک مول گاز) نامیده می شود. در شرایط عادی (p = 1.01310 5 Pa و T = 273.15 0 K)، حجم مولی هر گاز Vm = 22.410 -3 است. از فرمول (26) مشخص می کنیم

از معادله (26) برای یک مول گاز می توان به معادله مندلیف-کلاپیرون برای هر جرم گاز m رفت. این نسبت تعداد مول های گاز را نشان می دهد. ضلع چپ و راست نابرابری (26) را در ضرب می کنیم. ما داریم

حجم گاز).

در نهایت بنویسیم:

معادله (27) معادله مندلیف-کلاپیرون است. چگالی گاز را می توان در این معادله وارد کرد:

در فرمول (27) V را جایگزین می کنیم و به دست می آوریم:

8. در بارهقوانین گاز شکنجه شده فشار مخلوطی از گازهای ایده آل (قانون دالتون)

از نظر تجربی، مدت‌ها قبل از ظهور نظریه جنبشی مولکولی، مجموعه‌ای از قوانین کشف شد که هم‌فرایندهای تعادلی را در یک گاز ایده‌آل توصیف می‌کنند. ایزوفرایند یک فرآیند تعادلی است که در آن یکی از پارامترهای حالت تغییر نمی کند (ثابت). فرآیندهای همدما (T = const)، ایزوباریک (p = const)، ایزوکوریک (V = const) وجود دارد. یک فرآیند همدما توسط قانون بویل-ماریوت توصیف می‌شود: «اگر در طول فرآیند جرم و دمای گاز ایده‌آل تغییر نکند، حاصل ضرب فشار گاز و حجم آن یک مقدار ثابت PV = const است (29). نمایش گرافیکی معادله حالت، نمودار حالت نامیده می شود، در مورد ایزوفرایندها، حالات نمودارها با منحنی های دوبعدی (مسطح) به تصویر کشیده می شوند و به ترتیب ایزوترم، ایزوبار و ایزوکور نامیده می شوند.

ایزوترم های مربوط به دو دمای مختلف در شکل نشان داده شده است. 6.

یک فرآیند ایزوباریک توسط قانون گی-لوساک توصیف می‌شود: «اگر در طول فرآیند فشار و جرم یک گاز ایده‌آل تغییر نکند، نسبت حجم گاز به دمای مطلق آن یک مقدار ثابت است: (30) .

ایزوبارهای مربوط به دو فشار متفاوت در شکل نشان داده شده است. 7.

معادله فرآیند ایزوباریک را می توان متفاوت نوشت:

که در آن V 0 حجم گاز در 0 0 C است. V t - حجم گاز در t 0 C؛ t دمای گاز بر حسب درجه سانتیگراد است. a ضریب انبساط حجمی است. از فرمول (31) نتیجه می شود که

آزمایشات فیزیکدان فرانسوی گی-لوساک (1802) نشان داد که ضرایب انبساط حجمی همه انواع گازها یکسان است و به عنوان مثال. وقتی گاز با دمای 0 0 درجه سانتیگراد گرم می شود، حجم خود را به اندازه بخشی از حجمی که در 0 0 درجه سانتیگراد اشغال کرده است افزایش می دهد. شکل 8 نموداری از وابستگی حجم گاز V t به دمای t 0 C را نشان می دهد.

یک فرآیند ایزوکوریک توسط قانون چارلز توصیف می شود: "اگر در طول فرآیند حجم و جرم یک گاز ایده آل تغییر نکند، نسبت فشار گاز به دمای مطلق آن یک مقدار ثابت است: (32).

ایزوکورهای مربوط به دو حجم مختلف در شکل نشان داده شده است. 9.

معادله فرآیند ایزوکوریک را می توان به صورت متفاوت نوشت:

فشار گاز در C کجاست. - فشار گاز در t; t دمای گاز بر حسب درجه سانتیگراد است. - ضریب فشار دما از فرمول (33) نتیجه می شود که

برای همه گازها و غیره اگر یک گاز تا C گرم شود (در V = const)، فشار گاز به اندازه بخشی از فشاری که در C داشت افزایش می‌یابد.

در شکل شکل 10 نمودار فشار گاز در مقابل دما t را نشان می دهد.

اگر خط مستقیم AB را تا زمانی که محور x (نقطه) را قطع کند ادامه دهیم، اگر آن را با صفر برابر کنیم، مقدار این آبسیسا از فرمول (33) تعیین می شود.

; . در نتیجه، در دما فشار گاز باید به صفر می رسید، اما با چنین خنک سازی گاز حالت گازی خود را حفظ نمی کند، بلکه به مایع و حتی جامد تبدیل می شود. دما را صفر مطلق می گویند.

در مورد مخلوط مکانیکی گازها که وارد واکنش های شیمیایی نمی شوند، فشار مخلوط نیز با فرمول تعیین می شود:

(غلظت مخلوط برابر است با مجموع غلظت اجزای مخلوط همه n - جزء).

قانون دالتون می گوید: فشار یک مخلوط برابر است با مجموع فشارهای متناسب گازهای تشکیل دهنده مخلوط.

فشارها جزئی نامیده می شوند. فشار جزئی فشاری است که یک گاز معین اگر به تنهایی ظرفی را که مخلوط در آن قرار دارد را اشغال کند (به همان میزانی که در مخلوط موجود است) ایجاد می کند.

نتیجه

این کار به بررسی مدل گاز ایده‌آل می‌پردازد، معادله اصلی نظریه جنبشی مولکولی و مشتق آن را ارائه می‌کند.

برای توضیح خواص ماده در حالت گازی، فیزیک از مدل گاز ایده آل استفاده می کند. گاز ایده آل گاز کمیاب متشکل از یک نوع اتم است که ذرات آن با یکدیگر برهمکنش ندارند. علاوه بر مفاد اصلی ICT، این مدل فرض می کند که:

مولکول ها در مقایسه با حجم ظرف حجم ناچیزی دارند

· هنگامی که ذرات به یکدیگر و به مرزهای ظرف نزدیک می شوند، نیروهای دافعه ایجاد می شود.

· گاز بسیار تخلیه شده است، یعنی. فاصله بین مولکول ها بسیار بیشتر از اندازه خود مولکول ها است.

· تعادل حرارتی در کل حجم فوراً به دست می آید. شرایط لازم برای یک گاز واقعی برای به دست آوردن خواص یک گاز ایده آل تحت کمیاب شدن مناسب گاز واقعی برآورده می شود. برخی از گازها، حتی در دمای اتاق و فشار اتمسفر، کمی با گازهای ایده آل متفاوت هستند. پارامترهای اصلی یک گاز ایده آل فشار، حجم و دما هستند.

انرژی داخلی یک گاز ایده آل تابعی از حالت آن است. انرژی داخلی به دو صورت قابل تغییر است:

· با تبادل حرارت.

· با انجام کار.

فرآیند تغییر انرژی داخلی یک سیستم بدون انجام کار مکانیکی را تبادل حرارت یا انتقال حرارت می گویند. سه نوع انتقال حرارت وجود دارد: هدایت، همرفت و تابش.

از خواص گازها برای فشرده سازی و انبساط آسان در بسیاری از وسایل فنی استفاده می شود: موتور احتراق داخلی، توربین بخار، پمپ ها، در طراحی کشتی ها و غیره.

ادبیات

1. نظریه جنبشی گازها // فرهنگ لغت دایره المعارف بروکهاوس و افرون: در 86 جلد (82 جلد و 4 جلد اضافی). - سن پترزبورگ، 1890-1907.

2. Girshfeld J, Curtiss Ch., Bird R. نظریه مولکولی گازها و مایعات. - M., 1961 Frenkel Ya.I. نظریه جنبشی مایعات. L., 1975 Kikoin A.K., Kikoin I.K. فیزیک مولکولی م.، 1976.

3. دیمیتریوا V.F. فیزیک برای حرفه ها و تخصص های فنی M. "Academy"، 2010.

4. Myakishev G.Ya. فیزیک: کتاب درسی پایه دهم موسسات آموزش عمومی - م.، آموزش و پرورش، 1385. - ص. 366.

5. Myakishev G.Ya. فیزیک: کتاب درسی پایه یازدهم موسسات آموزش عمومی. - م.، آموزش و پرورش، 1385. - ص. 381.

6. Perelman Ya.I. فیزیک سرگرم کننده - مسکو: علم، 1979. - T. 2.

7. کتاب درسی فیزیک ابتدایی / ویرایش. Landsberg G.S. - اد. 8. - M.: Nauka، 1972. - T. 2. - P. 230-268.

ارسال شده در Allbest.ru

...

اسناد مشابه

تعریف و مدل گاز ایده آل پارامترهای میکروسکوپی و ماکروسکوپی گاز و فرمول محاسبه آنها. معادله حالت یک گاز ایده آل (معادله مندلیف-کلیپرون). قوانین بویل-ماریوت، گی-لوساک و چارلز برای مقادیر ثابت.

ارائه، اضافه شده در 2013/12/19


مولکول های یک گاز ایده آل و سرعت حرکت آنها برخورد الاستیک یک مولکول با یک دیوار. تعیین تعداد برخورد مولکول ها با ناحیه. توزیع مولکول ها بر اساس سرعت استخراج فرمول های فشار و انرژی فرمول انرژی گاز ایده آل

کار دوره، اضافه شده در 2009/06/15


تعاریف فیزیک مولکولی و ترمودینامیک مفهوم فشار، معادله اساسی نظریه جنبشی مولکولی. دما و انرژی جنبشی متوسط ​​حرکت حرارتی مولکول ها. معادله حالت یک گاز ایده آل (مندلیف - کلاپیرون).

ارائه، اضافه شده در 12/06/2013


مفاهیم و تعاریف اساسی فیزیک مولکولی و ترمودینامیک. معادله پایه نظریه سینتیک مولکولی. دما و انرژی جنبشی متوسط ​​حرکت حرارتی مولکول ها. حالت گاز ایده آل (معادله مندلیف-کلاپیرون).

مطالعه مفهوم جسمی توصیف طبیعت، که ماهیت آن این است که همه مواد از مولکول ها تشکیل شده اند - حداقل ذرات یک ماده که خواص شیمیایی خود را حفظ می کند. تجزیه و تحلیل نظریه جنبشی مولکولی گاز. قوانین برای گازهای ایده آل

تست، اضافه شده در 10/19/2010


قانون بقای انرژی و قانون اول ترمودینامیک. عملکرد بیرونی سیستم هایی که فرآیندهای حرارتی نقش مهمی در آن ایفا می کنند. انرژی داخلی و ظرفیت گرمایی یک گاز ایده آل. قوانین بویل ماریوت، چارلز و گی لوساک، معادله پواسون.

ارائه، اضافه شده در 2015/07/25


سرعت مولکول های گاز مفهوم توزیع مولکول های گاز بر اساس سرعت. تابع توزیع ماکسول محاسبه ریشه میانگین سرعت مربع. تعریف ریاضی احتمال توزیع مولکول های گاز ایده آل مقدار مطلق سرعت

ارائه، اضافه شده در 2016/02/13


درجه حرارت بدن. دما معیاری از میانگین انرژی جنبشی حرکت انتقالی مولکول های یک گاز ایده آل است. دما یک پارامتر ماکروسکوپی وضعیت ماده است. پارامترهای پایه دماسنجی

کار آزمایشگاهی، اضافه شده در 1386/07/16


حالت تعادل یک گاز ایده آل شرح مختصری از ویژگی های اصلی توزیع Maxwell. فرمول فشارسنجی، توزیع بولتزمن. آلودگی میکرو و نانو مفهوم تعادل ترمودینامیکی انرژی داخلی سیستم

ارائه، اضافه شده در 2013/09/29


شرح گازهای واقعی در مدل گاز ایده آل. ویژگی های آرایش مولکول ها در گازها. توصیف گاز ایده آل با معادله کلاپیرون- مندلیف. تجزیه و تحلیل معادله واندروالس. ساختار جامدات. تحولات فاز نمودار وضعیت.

گازهای ایده آل

سیستم ترمودینامیکی، ترمودین. فرآیند، پارامترهای ایده آل گاز.

تغییر مداوم در وضعیت سیال عامل در نتیجه تعامل آن با محیط. محیط نامیده می شود فرآیند ترمودینامیکی

فرآیندهای تعادلی و غیرتعادلی وجود دارد. فرآیندی که با اختلاف معنی‌داری در t و فشار اتفاق می‌افتد محیطو مایع عامل و توزیع ناهموار آنها در سراسر توده بدن نامیده می شود. عدم تعادل اگر فرآیند بی نهایت آهسته اتفاق بیفتد و اختلاف اطراف آن کم باشد. محیط و مایع کاری و توزیع یکنواخت t و فشار در کل توده بدن نامیده می شود. تعادل

به اصلی پارامترهای وضعیت گازها عبارتند از: فشار، t و حجم مخصوص، چگالی.

· فشار نتیجه برخورد گاز به دیواره ظرفی است که در آن قرار دارد..

بین فشار مطلق (کل) و فشار اضافی تمایز گذاشته می شود. فشار مطلق به کل فشاری اطلاق می شود که یک گاز تحت آن قرار دارد.

Rab=Rb+gph، gph=Rizb

در جایی که Rabs فشار مطلق (کل) گاز در ظرف است، سرب فشار اتمسفر در فشارسنج، g کوتاه شدن فشار است. پد در نقطه اندازه گیری، p چگالی مایع، h ارتفاع ستون مایع است.

فشار بیش از حد، تفاوت بین فشار مطلق بیشتر از فشار اتمسفر و فشار اتمسفر است.

1 اتمسفر = 735.6 میلی متر جیوه = 1 کیلوگرم / سانتی متر مربع = 10 4 کیلوگرم / متر مربع = 10 5 Pa = 1 بار = 10 متر ستون آب

· دما معیاری از میانگین انرژی جنبشی حرکت آشفته مولکول های سیال عامل است. دما پارامتری است که وضعیت حرارتی بدن را مشخص می کند. دمای بدن جهت انتقال خودبه‌خودی گرما از جسمی با دمای بالاتر به جسمی با دمای پایین‌تر را تعیین می‌کند.

برای اندازه گیری دما از مقیاس درجه سانتیگراد، مقیاس کلوین و مقیاس فارنهایت استفاده می شود. در مقیاس درجه سانتیگراد در pb = 101.325 کیلو پاسکال (760 میلی متر جیوه)، دمای ذوب یخ 0 0 C و دمای جوش آب 100 0 C در نظر گرفته می شود. درجه این مقیاس با 0 درجه سانتیگراد نشان داده می شود.

· حجم ویژه، v، m3/kg، حجم یک واحد جرم گاز است، یعنی v=V/M که در آن V حجم کل گاز، m3 است. M - جرم گاز، کیلوگرم، مقدار متقابل، کیلوگرم بر متر مکعب، پدیده P=G/V. چگالی، که مقدار ماده موجود در 1 متر مکعب است، یعنی جرم یک واحد حجم.

انرژی داخلی یک گاز ایده آل پارامتر حالت

انرژی داخلی یک گاز U، J/kg ذخیره انرژی جنبشی یک گاز است که با مجموع انرژی جنبشی حرکت انتقالی و چرخشی مولکول ها، انرژی ارتعاشات درون مولکولی اتم ها و انرژی برهمکنش بین مولکولی مشخص می شود. انرژی پتانسیل).

3 جزء اول تابعی از دما هستند، آخرین (انرژی پتانسیل) = 0 (برای یک گاز ایده آل)، اما انرژی داخلی یک گاز ایده آل فقط به دمای آن بستگی دارد و به حجم آن بستگی ندارد: U=f(T ).

داخلی را تغییر دهید انرژی سیال عامل به حالت های میانی آن و پیشرفت فرآیند بستگی ندارد و با حالت نهایی و اولیه تعیین می شود: ∆U=U 2 -U 1، J/kg، که U 2 انرژی داخلی نهایی است. U 1 اولیه است.

در تمام فرآیندهای ترمودینامیکی، اگر V=const، یعنی. سیال عامل منبسط نمی شود و کار نمی کند، گرمای وارد شده به آن q=c v (T 2 -T 1) فقط برای افزایش انرژی داخلی آن می رود، یعنی:

∆U= c v (T 2 -T 1); ∆U= M(U 2 -U 1); ∆U= c v ∙dT

برای یک تغییر بی نهایت کوچک در درونی انرژی: dU= c v ∙dt

ظرفیت حرارتی گاز

ظرفیت گرمایی (C) - مقدار انرژی حرارتی مورد نیاز برای تغییر دمای گاز به میزان 1 0 درجه سانتیگراد. اندازه گیری شده در J/K.

ظرفیت گرمایی ویژه ظرفیت گرمایی در هر واحد کمی (کیلوگرم، مول، متر مکعب) است.

C، J/kg∙K - ظرفیت گرمایی جرمی (تا 1 کیلوگرم)

C، J/m 3 ∙K - ظرفیت گرمایی حجمی (k 1 m3)

μС، J/k mol∙K - ظرفیت گرمایی مولی (در هر 1 کیلومتر مول)

بین آنها آثاری وجود دارد. ارتباط:

اگر مقدار بی نهایت کمی گرما به بدن وارد شود، این ظرفیت گرمای آنی است: C = dq/dt، J/kg∙0 C.

اگر مقدار معینی از گرمای q به جسمی با دمای T1 داده شود، دمای آن برابر با T2 می شود - ظرفیت گرمایی متوسط: C m =q/T2-T1

T 1 →T 2 q=∫Cdt C m | T 1 T 2 = q / T 2 -T 1

C m | T 2 T 1 =∫Cdt/T 2 -T 1 =(C m | 0 T 2 ∙T 2 -C m | T 1 0 ∙T 1)/T 2 -T 1

از اهمیت ویژه ای برای گرم کردن (یا خنک کردن) گاز، شرایطی است که تحت آن فرآیند افزودن (یا حذف) گرما رخ می دهد. در مهندسی گرما مهمترین موارد عبارتند از:

گرمایش (یا سرمایش) در حجم ثابت - ظرفیت گرمایی ایزوکوریک.

گرمایش (یا سرمایش) در فشار ثابت، ظرفیت گرمایی ایزوباریک است.

مخلوط های گازی

گازهای ایده آلی که مولکول های آنها با یکدیگر واکنش شیمیایی ندارند و بین آنها نیروهای جاذبه یا دافعه وجود ندارد، در مخلوطی به گونه ای رفتار می کنند که گویی هر یک از آنها در حجم اشغال شده به تنهایی هستند. این بدان معناست که هر گاز موجود در مخلوط، کل حجم ارائه شده برای مخلوط را اشغال می کند و به اصطلاح تحت فشار جزئی خود قرار دارد.

فشار کل مخلوط گاز در این حالت از مجموع فشارهای جزئی (قانون دالتون) تشکیل می شود:

Pi - فشار جزئی یک جزء منفرد - فشاری که بر روی دیواره های ظرف در t و v مخلوط گاز اعمال می شود.

از این رو:

دمای هر گاز در حالت ثابت برابر با دمای مخلوط خواهد بود:

سطح حالت مخلوطی از گازها بر اساس سطح حالت تک تک اجزای مخلوط به دست می آید و به شکل زیر است: . برای استفاده از این معادله باید مقدار ثابت مخلوط گازی Rcm را تعیین کرد.

R cm = g 1 * R 1 + g 2 * R 2 +… + g n * R n ,

که در آن g 1,g 2,..,g n کسر جرمی اجزا هستند. ثابت گاز مخلوط، J/(kg*K) را نیز می توان با استفاده از فرمول یافت:

مخلوط گاز را می توان با کسر جرمی و حجمی مشخص کرد:

Q i =M i /M cm =p i *r i /p cm ;

چرخه کارنو قضیه کارنو

از 4 فرآیند تشکیل شده است: 2 فرآیند همدما، 2 فرآیند آدیاباتیک.

در نتیجه تحقیقات خود، کارنو چرخه‌ای را پیشنهاد کرد که واقعاً بالاترین بازده حرارتی ممکن را در محدوده‌های دمایی معین، یعنی در دماهای معین انتقال‌دهنده حرارت و سینک حرارتی دارد.

اجازه دهید این چرخه را در مختصات p-v در نظر بگیریم، با فرض اینکه تعادل دارد و علاوه بر این، توسط 1 کیلوگرم سیال کار انجام می شود. در ابتدای فرآیند، سیال کار دارای پارامترهای p1، v1، T1 است (نقطه 1). این نقطه مربوط به لحظه ای است که سیال عامل با انتقال دهنده حرارت ارتباط برقرار می کند و فرآیند انبساط در دمای ثابت برابر با T1 تا نقطه 2 آغاز می شود. در طول فرآیند انبساط در امتداد ایزوترم 1-2، گرما به مقدار q1 به گرما داده می شود. سیال کار کار انبساط همدما با مساحت 122 1 1 1 تعیین می شود. فرآیند 1-2 با جداسازی سیال کار از هیت سینک دنبال می شود و انبساط بیشتر در امتداد آدیاباتیک 2-3 رخ می دهد. این روند تا زمانی ادامه می یابد که پیستون به موقعیت انتهایی خود برسد که مطابق با نقطه 3 است. کار انبساط آدیاباتیک با مساحت 233 1 2 1 تعیین می شود. در این لحظه، یعنی در نقطه 3، سیال کار با HIT که دارای دمای T2 است ارتباط برقرار می کند و فرآیند فشرده سازی آغاز می شود که طی آن باید واحدهای q2 گرما حذف شوند. فرآیند فشرده سازی همدما آغاز می شود - فرآیند 3-4. کار 344 1 3 1 منفی است. هنگامی که حذف حرارت q2 متوقف می شود، سیال کار از گیرنده گرما جدا می شود (نقطه 4). فشرده سازی بیشتر در امتداد آدیاباتیک 4-1 رخ می دهد. کار 411 1 4 1 منفی است. در پایان این فرآیند، سیال عامل پارامترهای اصلی خود را به خود می گیرد.

در نتیجه، کار مثبت حاصل Lc را به دست آوردیم.

قضیه کارنو: این فرآیند در یک موتور حرارتی بین 2 منبع حرارتی با دمای T1 و T2 رخ می دهد و کارایی فرآیند فقط به این دماها بستگی دارد.

12. گاز واقعی. تبخیر در مختصات PV. گرمای تبخیر. میزان خشکی بخار

گازهایی که مولکولهای آنها دارای نیروهای برهمکنش هستند و هندسه محدود و البته بسیار کوچکی دارند. اندازه ها، نامیده می شود گازهای واقعی

اجازه دهید فرآیند تبخیر در فشار ثابت در مختصات PV را در نظر بگیریم. اگر آب را با فشار ثابت گرم کنید، حجم آن افزایش می یابد و در دمایی که مطابق با جوشیدن آب است، به مقدار b می رسد. با تامین حرارت بیشتر به آب در حال جوش، دومی شروع به تبدیل شدن به بخار می کند، در حالی که فشار و دمای مخلوط آب و بخار بدون تغییر باقی می ماند. هنگامی که آخرین ذره در طی فرآیند تبخیر به بخار تبدیل می شود، کل حجم با بخار پر می شود. چنین بخاری بخار اشباع است و دمای آن را دمای اشباع می نامند.

در بخش b-c بخار اشباع مرطوب است. پس از تبخیر کامل آب (نقطه c)، بخار خشک و اشباع می شود. بخار مرطوب با درجه خشکی x مشخص می شود. درجه خشکی کسر جرمی بخار اشباع خشک موجود در 1 کیلوگرم بخار مرطوب است. بیایید فرآیند تبخیر در فشار بالاتر را در نظر بگیریم. حجم ویژه در 0 درجه سانتیگراد با افزایش فشار تغییر نمی کند. حجم مخصوص آب جوش افزایش می یابد. نقطه C'، مربوط به بخار اشباع خشک، در سمت چپ نقطه C است، زیرا فشار سریعتر از دمای بخار اشباع خشک افزایش می یابد. پارامترهای مربوط به نقطه k بحرانی نامیده می شوند.

تبخیر با خط b-c نشان داده شده است. مقدار حرارتی که برای تبدیل 1 کیلوگرم آب جوش به بخار اشباع خشک صرف می شود، گرمای تبخیر نامیده می شود و با r نشان داده می شود. با افزایش فشار، گرمای تبخیر کاهش می یابد. در نقطه d بخار فضا را اشباع نمی کند و دمای بالایی دارد. به چنین بخاری فوق گرم می گویند.

برای تعیین پارامترهای حالت بخار مرطوب باید میزان خشکی آن مشخص باشد.

13. هوای مرطوب. مقدسین او.

هوای مرطوب نامیده می شود مخلوط بخار-گاز متشکل از هوای خشک و بخار آب. ترکیب هوای مرطوب: ۲۳ درصد اکسیژن بر حسب جرم، ۲۱ درصد اکسیژن بر حسب حجم.

هوای مرطوب حاوی حداکثر مقدار بخار آب در دمای معین نامیده می شود. اشباع شده هوایی که حاوی حداکثر مقدار t ممکن نیست. بخار آب نامیده می شود غیر اشباع هوای مرطوب غیراشباع از مخلوطی از بخار آب خشک و فوق گرم و هوای مرطوب اشباع از هوای خشک و بخار آب اشباع تشکیل شده است. برای تبدیل هوای مرطوب از غیراشباع به اشباع، باید خنک شود.

از معادلات حالات یک گاز واقعی، ساده ترین پدیده است. معادله واندروالس: (p+a/v2)*(v-b)=RT،

که در آن a یک ضریب بسته به نیروهای چسبندگی است.

b مقداری است که حجم ذاتی مولکول ها را در نظر می گیرد.

خواص: جرم، دما، ثابت گاز، ظرفیت حرارتی.

1) رطوبت مطلق - مقدار بخار آب موجود در 1 متر مکعب هوا (kg\m3)

2) رطوبت نسبی - نسبت چگالی بخار اشباع به حداکثر بخار اشباع ϕ=(ρ n\ρ us)*100

که در آن 1.005 ظرفیت گرمایی هوای خشک است

1.68 - ظرفیت گرمایی هوای فوق گرم.

5) قانون دالتون. فشار هوای مرطوب Rvvبرابر است Рвв = Рсв + Рп،جایی که RSV، Rp- فشارهای جزئی هوای خشک و

قانون کیرشهوف و لامبرت.

Z-Kirchhoff.طبق قانون کیرشهوف، نسبت گسیل پذیری یک جسم Eبه ظرفیت جذب آن آبرای همه اجسام یکسان و برابر با تابش جسم سیاه است E 0در همان دما و فقط به دما بستگی دارد، یعنی E/A=E 0 =f(T). زیرا E/E 0 = a،سپس برای تمام بدن های خاکستری A=a،آن ها ظرفیت جذب جسم از نظر عددی برابر با درجه سیاهی آن است.

اجازه دهید مورد تبادل حرارت توسط تابش بین دو دیوار که سطح بزرگی دارند و به موازات فاصله کمی از یکدیگر قرار دارند را در نظر بگیریم، یعنی. به طوری که تابش هر دیوار کاملاً به دیوار مقابل برخورد می کند.

بگذارید دمای سطح دیوارها به طور مداوم حفظ شود T1 و T2 با T1>T2 و ضرایب جذب دیوارها به ترتیب برابر است. A1 و A2، با A1=a1، A=a2، یعنی. ضرایب جذب و انتشار به ترتیب. برابر هستند. برای این، بر اساس معادله استفان - بولتزمن، به دست می آوریم:

Spr - کاهش ضریب تشعشع، W/m2*K.

در اینجا C1 و C2 ثابت های تابشی اجسامی هستند که فرآیند تبادل حرارت تابشی بین آنها اتفاق می افتد.

از رابطه (1) می توان برای محاسبه انتقال حرارت استفاده کرد که یکی از آنها شکل محدب دارد و توسط سطح دیگری احاطه شده است، یعنی. نه در یک فضای محدود سپس:

; سطوح F1، F2 بدنه های 1 و 2 که در انتقال حرارت تابشی شرکت می کنند.

با آرایش دلخواه اجسام که تبادل حرارت بین آنها توسط تابش E1-2 رخ می دهد، محاسبه فرمول به شکل زیر خواهد بود:

در این حالت Spr = C1*C2/Co و ضریب fi (به اصطلاح ضریب زاویه ای یا ضریب تابش) یک کمیت بدون بعد است که بسته به موقعیت نسبی، شکل و اندازه سطوح و نشان دادن کسر شار تابشی، که از کل شار منتشر شده توسط تابش F1 روی F2 می افتد.

Zn Lambert- وابستگی انرژی ساطع شده از بدن را به جهت آن تعیین می کند. E φ =E 0 ∙cosφ. E 0 - مقدار انرژی ساطع شده عادی به سطح. E φ مقدار انرژی ساطع شده در جهت تشکیل زاویه φ با نرمال است، سپس طبق اصل لامبرت:

بنابراین، مقدار لامبرت وابستگی انرژی ساطع شده توسط یک جسم به جهت آن را تعیین می کند.

میکرو اقلیم داخلی

ریزاقلیم مجموعه ای از مقادیر پارامترهایی مانند دما، نسبی است. رطوبت، سرعت و میانگین دمای سطوح داخلی ارائه استانداردها فعالیت زندگی انسان در داخل خانه و عادی سیر فرآیندهای تولید

میکرو اقلیم: راحت، قابل قبول و ناخوشایند.

شدت انتقال حرارت انسان به میکروکلیمای اتاق بستگی دارد که با t-swarm داخلی مشخص می شود. هوا tb , تابش t-room tr , سرعت و رطوبت نسبی φв هوا. ترکیب این پارامترهای ریزاقلیمی با CTR، تعادل حرارتی را در بدن انسان حفظ می‌کند و هیچ تنشی در سیستم تنظیم حرارت آن وجود ندارد. راحت مهمتر از همه، حفظ شرایط T مطلوب در اتاق است، زیرا تحرک هوا و رطوبت نسبی به طور قابل توجهی در نوسان است. علاوه بر موارد بهینه، ترکیبات قابل قبولی از پارامترهای ریزاقلیم وجود دارد که در آن فرد احساس ناراحتی جزئی می کند.

قسمتی از اتاق که فرد بیشتر وقت خود را در آن سپری می کند، سرویس یا محل کار نامیده می شود. آسایش باید در درجه اول در این زمینه تضمین شود.

شرایط حرارتی در اتاق عمدتا به tв و tr بستگی دارد , آن ها از وضعیت t ام، ktr. مرسوم است که آن را با دو شرط راحتی مشخص کنیم. اولین شرط برای یک محیط دمایی راحت تعریف شده است. چنین منطقه ای از ترکیبات t و tr , در ktr. فردی که در مرکز منطقه کار قرار دارد، گرمای بیش از حد یا هیپوترمی را تجربه نمی کند.

شرط دوم راحتی، دمای مجاز سطوح گرم و سرد را زمانی که فرد در مجاورت آنها قرار دارد، تعیین می کند.

برای جلوگیری از گرمای بیش از حد تشعشعات غیرقابل قبول یا هیپوترمی سر انسان، می توان سطوح سقف و دیوارها را تا دمای قابل قبول گرم کرد.

سیستم گرمایش آب با گردش اجباری دو لوله. گزینه های خط چشم

مخزن انبساط.

این یک ظرف فلزی استوانه ای شکل با درب قابل جابجایی و لوله هایی برای اتصال لوله های زیر است: توسعه یافته d1، کنترل d2، برای نظارت بر سطح آب به سینک در اتاق دیگ بخار منتهی شد، سرریز d3برای تخلیه آب اضافی هنگامی که مخزن بیش از حد پر و منبسط می شود، گردش d4اتصال مخزن انبساط با خط لوله اصلی حرارت برگشتی برای جلوگیری از یخ زدگی آب در مخزن انبساط و در لوله اتصال.

حجم مفید (l) مخزن انبساط با فرمول تعیین می شود:

,

جایی که - 0.0006 1/0 C - ضریب انبساط حجمی آب؛

تغییر دمای آب از اولیه به میانگین محاسبه شده، 0 درجه سانتیگراد.

حجم کل آب در سیستم، l

جایی که - حجم آب به ترتیب در آبگرمکن ها، لوله ها، لوازم خانگی، l، به ازای هر 1000 وات توان حرارتی سیستم گرمایش آب.

مخزن انبساط طراحی شده برای جبران فشار بوجود آمد. در res. انبساط دمای مایع خنک کننده با افزایش دما؛ یکسان سازی افت فشار و جبران ضربه های هیدرولیک با حداکثر. دما خنک کننده تا 100 درجه سانتیگراد؛ حفاظت از قطعات در مدارهای سیستم های گرمایش و آب گرم. از فشار بیش از حد؛ جبران تلفات عملیاتی مایع خنک کننده بوجود آمد. در جریان فصل گرما؛ حذف هوا از سیستم

خارج مخازن: نسخه باز و بسته.

خارج تانک ها باز کنمانند فن آوری قدیمی و تا به امروز. vr. کاربردی استفاده نمی شوند. قسمت داخلی را باز کنید مخزن در بالای نقطه بالای سیستم گرمایش، معمولاً در اتاق زیر شیروانی ساختمان یا روی پله ها قرار می گیرد. قفس و با عایق حرارتی پوشیده شده است.

به تمدید تانک ها بستهنوع شامل مخازن غشایی، گربه. مقایسه ساخته شده از یک بدنه فولادی که توسط یک غشای الاستیک به دو قسمت تقسیم می شود - حفره های مایع و گاز. قسمت مایع مخزن برای دریافت مایع خنک کننده از سیستم های گرمایش و آب گرم طراحی شده است، قسمت گاز مخزن تا سطح بالاتری پر می شود. فشار هوا یا نیتروژن برای حفظ فشار مورد نیاز در محفظه گاز مخزن یک نوک سینه وجود دارد.

حذف هوا.

در سیستم های آبی گرمایش با سیم کشی بالا، از یک ظرف انبساط بدون اضافی استفاده کنید. دستگاه ها در سیستم از پایین یک شبکه اگزوز هوای ویژه متصل است. او را به گسترش مخزن یا جمع کننده هوا (با استفاده از دریچه ها یا پیچ های آزاد کننده هوا). برای حذف مطمئن هوا و تخلیه آب، خطوط لوله حرارتی اصلی گذاشته شده است. با شیب (نه کمتر از 0.002) در جهت حرکت مایع خنک کننده. در سیستم هایی با سیرک هنری سرعت حرکت. آب> سرعت صعود هوا، بنابراین خطوط با خیز به رایزرهای بیرونی کشیده می شوند و کلکتورهای هوا در بالاترین نقاط نصب می شوند.

طرفداران

با توجه به اصل عملکرد و هدف فن ها به شعاعی (گریز از مرکز)، محوری، سقفی و سقفی تقسیم می شوند.

فن های شعاعی (گریز از مرکز). . یک فن معمولی شعاعی (گریز از مرکز) از سه بخش اصلی تشکیل شده است: یک پروانه با پره ها (که گاهی اوقات روتور نامیده می شود)، یک پوشش حلزونی شکل، و یک قاب با شفت، قرقره و یاتاقان.

عملکرد فن شعاعیبه شرح زیر است: هنگامی که پروانه می چرخد، هوا از طریق ورودی به کانال های بین تیغه های چرخ وارد می شود، از طریق این کانال ها تحت تأثیر نیروی گریز از مرکز حرکت می کند، توسط یک محفظه مارپیچ جمع آوری شده و به خروجی آن هدایت می شود. بنابراین هوا در جهت محوری وارد فن سانتریفیوژ شده و در جهت عمود بر محور از آن خارج می شود.

فن های محوری. ساده ترین فن محوری شامل یک پروانه است که روی یک آستین نصب شده و روی شفت موتور الکتریکی نصب شده است و یک پوشش (پوسته) که هدف آن ایجاد جریان هوای هدایت شده است. هنگامی که چرخ می چرخد، هوا در امتداد محور فن حرکت می کند که نام آن را تعیین می کند.

یک فن محوری در مقایسه با یک فن شعاعی، صدای بیشتری در حین کار ایجاد می کند و قادر به غلبه بر مقاومت بیشتر در هنگام حرکت هوا نیست. در ساختمان های مسکونی و عمومی باید از فن های محوری برای تامین حجم زیاد هوا استفاده کرد، اما در صورتی که فشار بالای 150-200 Pa لازم نباشد. فن های V-06-300-8A، V-06-300-10L و V-06-300-12.5A به طور گسترده در سیستم های تهویه اگزوز ساختمان های عمومی و صنعتی استفاده می شوند.

انتخاب فن . فن با توجه به جریان انتخاب می شود L،متر 3 / ساعت، و فشار کل مورد نیاز فن p، Pa، با استفاده از ویژگی های عملیاتی. در آنها برای سرعت چرخ معین، وابستگی هایی بین منبع هوای فن از یک طرف و فشار ایجاد شده، مصرف برق و راندمان از طرف دیگر داده می شود.

فشار کل p، که توسط آن فن انتخاب می شود، مجموع فشار استاتیکی است که برای غلبه بر مقاومت در امتداد شبکه های مکش و تخلیه و فشار دینامیکی که سرعت هوا را ایجاد می کند صرف می شود.

مقدار p، Pa، با فرمول تعیین می شود

هنگام انتخاب یک فن، باید تلاش کنید تا اطمینان حاصل شود که مقادیر فشار و جریان مورد نیاز با حداکثر مقدار بازده مطابقت دارد. این امر نه تنها به دلیل ملاحظات اقتصادی، بلکه به دلیل تمایل به کاهش صدای فن در هنگام کار در سطوح راندمان بالا است.

توان مورد نیاز، کیلووات، موتور الکتریکی برای فن با فرمول تعیین می شود

جایی که L-جریان فن، متر 3 در ساعت؛ آر- فشار ایجاد شده توسط فن، kPa; d]، - راندمان فن، با توجه به ویژگی های آن گرفته شده است. t 1pp راندمان درایو تسمه است، با درایو تسمه V برابر با 0.95، با تسمه تخت -0.9.

قدرت نصب شده موتور الکتریکی با فرمول تعیین می شود

جایی که آ- ضریب ذخیره توان

نوع موتور الکتریکی برای فن باید با در نظر گرفتن شرایط عملیاتی دومی - وجود گرد و غبار، گاز و بخارات و همچنین طبقه بندی خطر آتش سوزی و انفجار اتاق انتخاب شود.

لوازم خانگی گازسوز.

مشعل های اجاق گازنصب شده در اجاق های گرمایش خانگی هنگام تبدیل آنها به احتراق گاز. این دستگاه در کوره های بدون دروازه، مجهز به تثبیت کننده های پیش نویس، با حالت پخت مداوم و دوره ای استفاده می شود.

این دستگاه دارای دو حالت کار است - معمولی، زمانی که مشعل اصلی و پایلوت کار می کند، و کاهش می یابد، زمانی که فقط مشعل خلبان کار می کند. هنگام کار در حالت کاهش یافته، شیر اصلی مشعل باید بسته باشد.

کوره های گرمایشی را می توان به دستگاه های مشعل و سایر انواع دستگاه های ایمنی اتوماتیک مجهز کرد که به روش مقرر تست شده و برای تولید پذیرفته شده و دارای پاسپورت می باشند.

اجاق گاز خانگی

اجاق ها به دو دسته کفی و رومیزی (قابل حمل) تقسیم می شوند. اجاق های رومیزی فر ندارند و به آنها تاگان نیز می گویند. اجاق گازهای چهار، سه و دو شعله در حال استفاده هستند.

طبق طراحی، اسلب ها در استاندارد و راحتی افزایش یافته تولید می شوند. اجاق گازهای لوکس دارای روشنایی فر، مشعل پرقدرت، شیرهای مشعل رومیزی با وضعیت ثابت "شعله کوچک" و دستگاهی برای تنظیم حالت افقی میز هستند. آنها همچنین می توانند به مشعل رومیزی کم مصرف، اشتعال برقی میز و مشعل اجاق، مشعل سرخ کردنی فر، تف فر با درایو برقی و دستی، ترموستات فر و کنترل احتراق خودکار مجهز شوند.

1. گاز ایده آل، تعریف و خواص آن.

2. ترمودینامیک. سیستم، ترمودینامیک فرآیند، پارامترهای گاز ایده آل

3. معادلات حالت یک گاز ایده آل. فیزیک معنی ثابت گاز

4. انرژی داخلی یک گاز ایده آل پارامترهای حالت

5. کار گاز. پارامتر فرآیند

6. ظرفیت حرارتی گاز

7. مخلوط های گازی

8. قانون اول ترمودینامیک، بیان ریاضی آن.

9. بیان قانون اول ترمودینامیک برای تجزیه. ترمودینامیک فرآیندها

10. چرخه های دایره ای ضرایب ترمودینامیکی و تبرید.

11. چرخه کارنو قضیه کارنو

12. گاز واقعی تولید بخار در مختصات PV. گرمای تولید بخار میزان خشکی بخار

13. هوای مرطوب خواص آن.

14. نمودار I-d هوای مرطوب. بررسی فرآیندهای تصفیه هوا با استفاده از نمودارهای I-d.

15. میدان دمایی بدن گرادیان دما.

16. رسانایی گرمایی. قانون فوریه

17. هدایت حرارتی یک دیوار صاف. معادله حرارتی پایه

18. انتقال حرارت همرفتی معادله نیوتن ریچمن Coef. انتقال حرارت.

19. تعیین ضریب انتقال حرارت با استفاده از معادلات معیار.

20. انتقال حرارت تابشی معادله استفان بولتزمن

21. قانون کیرشهوف و لامبرت.

22. انتقال حرارت. Ur-e و ضریب انتقال حرارت برای یک دیوار صاف.

23. مبدل های حرارتی. تعریف سطوح گرمایش برای مبدل های حرارتی بازیابی

24. میکرو اقلیم داخلی

25. مقاومت در برابر انتقال حرارت خارجی شمشیربازی روابط بین آنها.

26. مقاومت حرارتی نرده ها ضریب جذب حرارت S. مقدار اینرسی حرارتی D.

27. نفوذپذیری هوای نرده ها مقاومت در برابر نفوذ هوای نرده ها.

28. تعیین تلفات حرارتی از طریق نرده ها قوانین اندازه گیری سطوح خنک کننده

29. تعریف تلفات حرارتی در اثر بزرگ شدن شاخص ها. ویژگی های حرارتی خاص ساختمان.

30. سیستم گرمایش: پایه El-you، کلاس، الزامات، ارائه. به تاسیسات گرمایشی

31. نتیجه گیری گرانشی فشار برای یک سیستم گرمایش دو لوله.

32. تعریف گردش فشار در سیستم تک لوله ای

33. مرکز سیستم های خطوط لوله سیستم های گرمایش، اتصالات آنها، روش های نصب.

34. بسط دادن مخزن، هدف، نصب، نقطه اتصال به خطوط سیستم گرمایش، تعیین حجم مخزن.

35. حذف هوا از سیستم های گرمایش آب

36. سیستم بخار. گرمایش اصل عملیات، کلاس، پایه. طرح. خونریزی هوا از سیستم بخار. گرمایش این منطقه از سیستم گرمایش گاز استفاده می کند.

37. گرم می شود. دستگاه های سیستم مرکز گرمایش کلاس، الزامات برای آنها. مشخصات انواع گرم شده دستگاه ها

38. جاگذاری و نصب، روش های اتصال به گرما. دستگاه های خطوط لوله سیستم گرمایش طرح های تامین خنک کننده به دستگاه های گرمایشی.

39. ضریب انتقال حرارت گرم می شود. دستگاه ها تعیین سطح گرمایش دستگاه ها.

40. ویژگی های محاسبه سطح دستگاه های گرمایشی.

41. تنظیم حرارت خروجی دستگاه های گرمایشی.

42. سوخت ترکیب ابتدایی. ارزش حرارتی سوخت

43. احتراق سوخت. نظری و عمل حجم هوای مورد نیاز برای احتراق سوخت

44. روشهای احتراق سوخت انواع دستگاه های احتراق، ویژگی های آنها.

45. نصب دیگ بخار. Def. انواع دستگاه های احتراق، ویژگی های آنها.

46. تامین گرمایش متمرکز نمودار نیروگاه حرارتی.

47. شبکه های گرمایش، روش های تخمگذار شبکه های گرمایش، انواع عایق.

48. اتصال سیستم های گرمایش محلی به شبکه های گرمایش.

49. تبادل هوا، روش های تعیین آن.

50. هدف و طبقه بندی سیستم های تهویه

51. طبیعی تهویه: عفونت، هوادهی، سیستم تهویه مجرای.

52. گرانشی اگزوز مجرای سیستم تهویه، طراحی و آیرودینامیک آن. محاسبه

53. سیستم تهویه مکانیکی. عناصر آن.

54. دستگاه های تصفیه هوا

55. دستگاه های گرم کننده هوا.

56. فن ها: طبقه بندی، اصل عملکرد فن های محوری و گریز از مرکز. انتخاب طرفداران

57. تامین گاز. طرح های اساسی ساخت سیستم گازرسانی.

58. لوازم خانگی گازسوز.

گاز ایده آل، تعریف و خواص.

گازهایی که مولکولهای آنها نیروی برهمکنش ندارند و خود مولکولها نقاط مادی با حجم ناچیز هستند، نامیده می شوند. گازهای ایده آل. مفهوم گاز ایده آل برای ساده کردن مطالعه فرآیندهای ترمودینامیکی و به دست آوردن فرمول های محاسباتی ساده تر معرفی شد.

خواص یک گاز ایده آل بر اساس مفاهیم جنبشی مولکولی بر اساس مدل فیزیکی یک گاز ایده آل تعیین می شود که در آن مفروضات زیر مطرح می شود:

حجم یک ذره گاز صفر است (یعنی قطر مولکول در مقایسه با میانگین فاصله بین آنها ناچیز است).

تکانه فقط در هنگام برخورد منتقل می شود (یعنی نیروهای جاذبه بین مولکول ها در نظر گرفته نمی شوند و نیروهای دافعه فقط در هنگام برخورد ایجاد می شوند).

انرژی کل ذرات گاز ثابت است (یعنی انتقال انرژی در اثر انتقال حرارت یا تشعشع وجود ندارد).

زمان برهمکنش بین مولکول ها در مقایسه با میانگین زمان بین برخورد ناچیز است.