Газовая универсальная постоянная численно равна работе расширения 1 моля идеального газа под пост. давлением при нагревании на 1K. Универсальная газовая постоянная — термин, впервые введённый в употребление Д. Менделеевым в 1874 г. Численно равна работе расширения одного моля идеального газа в изобарном процессе при увеличении температуры на 1 К. Рассмотрим вариант решения задания из учебника Мякишев, Буховцев 10 класс, Просвещение: 3. Почему газовая постоянная R называется универсальной?
Уравнение состояния идеального газа
| Законы идеального газа, универсальная газовая постоянная | Газовая универсальная постоянная численно равна работе расширения 1 моля идеального газа под пост. давлением при нагревании на 1K. |
| Что это за универсальная газовая постоянная [чтобы все поняли] | ⚠️ Инженерные знания | Дзен | Универсальная газовая постоянная численно равна работе расширения, которую выполняет 1 моль газа при его нагревании на 1K при постоянном давлении. |
| Универсальное уравнение состояния идеального газа | ГАЗОВАЯ ПОСТОЯННАЯ — (обозначение R), универсальная постоянная в газовом уравнении (см. ЗАКОН ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА), также называемая универсальной молярной газовой постоянной, равна 8,314510 ДжК 1 моль 1. |
Глава 8. Строение вещества
В некоторых научных кругах эту постоянную принято называть постоянной Менделеева. Обозначается латинской буквой. Входит в уравнение состояния идеального газа.
Он называется универсальной газовой постоянной. Что это за величина, рассмотрим подробнее дальше в статье. Постоянная R в физике Выше мы увидели, что это некоторый коэффициент пропорциональности между давлением, объемом, температурой и количеством вещества. Ее значение с точностью до трех знаков после запятой равно 8,314.
Это число означает, что один моль идеального газа, будучи нагретым на 1 кельвин, в процессе своего расширения совершит работу 8,314 джоуля. Постоянную R можно также интерпретировать несколько иначе: если затратить на нагрев одного моль газа энергию в 8,314 джоуля, то его температура возрастет на 1 кельвин. Иными словами, R характеризует связь между энергией и температурой для фиксированного количества вещества. Заметим, что величина R в физике не является базовой фундаментальной константой такой, как скорость света или постоянная Планка. Поэтому с помощью выбора соответствующей температурной шкалы и количества частиц в системе можно добиться того, что R будет равно 1. Впервые постоянную R в физику ввел Д.
Менделеев, заменив ею в универсальном уравнении состояния Клапейрона ряд других констант. Отметим, что хотя величина R введена для газов, в современной физике она используется также в уравнениях Дюлонга и Пти, Клаузиуса-Моссотти, Нернста и в некоторых других.
Так как количество газа принято измерять в килограммах, кубических метрах или киломолях, то различают удельную массовую, объемную и киломольную теплоемкости. Значение теплоемкости данного идеального газа зависит от характера процесса, который протекает в этом газе. Для изучения свойств идеальных газов существенную роль играют теплоемкости процессов при постоянном объеме и давлении. Рассмотрим два случая подвода тепла к некоторому количеству газа, находящемуся в цилиндре, закрытом поршнем. Увеличение объема газа во втором случае вызовет перемещение поршня, следовательно, газ совершит некоторую работу поршня.
Рассматривая эти два случая подвода тепла к одному и тому же количеству газа, заключенному в цилиндре, можно сделать вывод, что при одинаковом изменении температуры во втором случае тепла затрачено больше, чем в первом. Так как здесь газ не только нагревается, но еще и совершает некоторую работу расширения, на что требуется дополнительная затрата тепла. Из этого примера видно, что теплоемкости газа в процессах при постоянном объеме сv и при постоянном давлении cp неодинаковы, т. Принимать постоянные теплоемкости допустимо только для приближенных расчетов при невысоких температурах. В остальных случаях необходимо учитывать зависимость теплоемкости от температуры. Теоретические и экспериментальные исследования показали, что теплоемкость газов в значительной степени зависит от температуры, при которой находится данный газ. Эта зависимость тем больше, чем выше температура газа.
В пневмосистемах возможны различные условия теплообмена между газом и окружающей средой. Например, при малых скоростях течения газа в трубе с хорошим теплообменом процесс вполне можно рассматривать как изотермический.
Что именно, не видно в уравнении Ван-деp-Ваальса. Обратимся к опыту. Обе фазы существуют одновременно и находятся в фазовом равновесии. В таком состоянии происходит испарение жидкости и конденсация газа.
Физический смысл газовой постоянной R
Не применима, когда газ сильно сжат, когда газ переходит в жидкое состояние. Реальные газы ведут себя как идеальный, когда среднее расстояние между молекулами во много раз больше их размеров, то есть при достаточно больших разрежениях. Свойства идеального газа: расстояние между молекулами много больше размеров молекул; молекулы газа очень малы и представляют собой упругие шары; силы притяжения стремятся к нулю; взаимодействия между молекулами газа происходят только при соударениях, а соударения считаются абсолютно упругими; молекулы этого газа двигаются беспорядочно; движение молекул по законам Ньютона. Состояние некоторой массы газообразного вещества характеризуют зависимыми друг от друга физическими величинами, называемыми параметрами состояния. К ним относятся объем V, давление p и температура T. Объем газа обозначается V. Объем газа всегда совпадает с объемом того сосуда, который он занимает. Единица объема в СИ м3.
Давление — физическая величина, равная отношению силы F, действующей на элемент поверхности перпендикулярно к ней, к площади S этого элемента. Как возникает давление газа? В результате беспорядочных ударов о стенку сила со стороны всех молекул на единицу площади стенки быстро меняется со временем относительно некоторой средней величины. Давление газа возникает в результате беспорядочных ударов молекул о стенки сосуда, в котором находится газ. Используя модель идеального газа, можно вычислить давление газа на стенку сосуда. В процессе взаимодействия молекулы со стенкой сосуда между ними возникают силы, подчиняющиеся третьему закону Ньютона. Приборы, измеряющие давление, называют манометрами.
Пример 4. Плотность смеси метана и этена по водороду равна 12,8. Определите массовую, объёмную и мольную доли кислорода в смеси. Найдем массовую долю метана. Обратите внимание: мольная, объёмная и массовая доли вещества в смеси не зависят от общего количества смеси.
Пример 5.
Изба как крупнейший сборник работ для студентов Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово. Отлично Спасательный островок Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему. Аноним Отлично Всё и так отлично Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег.
Очень много качественных бесплатных файлов. Аноним Отлично Отзыв о системе "Студизба" Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Это значит, во-первых, что масса газа постоянна, а, во-вторых, баллоны обычно жесткие, значит, и объем не изменяется. Поэтому можем описать процесс как изохорный. Запишем уравнение для изохорного процесса: Перепишем условие в математическом виде, чтобы можно было подставлять в уравнение. Температура увеличилась на 15 К, значит,. Часто бывает удобно выразить зависимость одного параметра от другого в виде графиков. Это наглядно, помогает лучше представить себе процесс, а иногда по графикам можно оценить численные значения. Начертим графики зависимостей параметров газа и разберемся, какую информацию можно из них получить.
Начнем с изотермического процесса,. Чтобы начертить график зависимости давления от объема, нужно переписать уравнение в виде : Это обратно пропорциональная зависимость типа , и ее график имеет вид гиперболы см. Изотермический процесс на графике зависимости давления от температуры От константы зависит расположение кривой: чем больше константа, тем выше располагается график. А вы помните, что константа содержит температуру, в промежуточном варианте уравнение выглядело так: Так что если у нас есть две изотермы для одной и той же массы газа, значит, каждая изотерма описывает процесс, при котором температура постоянна. Но в первом случае эта постоянная температура равна , которая меньше, чем постоянная температура во втором случае см. Графики двух остальных изопроцессов мы будем рассматривать в координатах и , поэтому сразу рассмотрим и изотермический процесс в этих координатах. Начертим график см. Изотермический процесс на графике зависимости Температура не меняется, значит, графики будут перпендикулярны оси Т, а объем при этой температуре приобретает разные значения. И легко определить по оси Т, какая изотерма соответствует большей температуре. На этом графике не видно, как изменяется давление, но мы понимаем, что давление увеличивается при уменьшении объема, что соответствует движению точки на графике вниз.
Аналогично выглядят графики изотермического процесса в координатах : температура постоянна, температура для второго процесса больше, чем для первого. А давление изменяется при изменении объема, которого на графике явно не видно, но можно понять по изменению давления см. Изотермический процесс на графике зависимости Теперь рассмотрим изобарный процесс.
Физический смысл газовой постоянной R
| Что такое газовая постоянная и как она определяется? | Универсальная газовая постоянная (также — постоянная Менделеева) — термин, впервые введённый в употребление Д. Менделеевым в 1874 г. Численно равна работе расширения одного моля идеального газа в изобарном процессе при увеличении температуры на 1 К. |
| Размерность универсальной газовой постоянной | Единицей измерения универсальной газовой постоянной в системе СИ является Дж/(моль*К). Ее значение с точностью до трех знаков после запятой равно 8,314. |
| Уравнение Клапейрона-Менделеева. Единицы измерения универсальной газовой постоянной. Пример задачи | Она содержит основные характеристики поведения газов: p, V и T — соответственно давление, объем и абсолютная температура газа (в градусах Кельвина), R — универсальная газовая постоянная, общая для всех газов, а n — число. |
Почему газовая постоянная r называется универсальной кратко
Универсальная газовая постоянная — универсальная, фундаментальная физическая константа R, равная произведению постоянной Больцмана k на. Другими словами, универсальная газовая постоянная количественно характеризует способность газа к тепловому расширению при постоянном давлении. Рассмотрим вариант решения задания из учебника Мякишев, Буховцев 10 класс, Просвещение: 3. Почему газовая постоянная R называется универсальной?
Физический смысл газовой постоянной R
| чем отличается газавая постоянная от газовой универсальной? | Значение универсальной газовой постоянной зависит от системы единиц, в которой она измеряется. |
| Что такое газовая постоянная и как она определяется | Это число называется универсальной газовой постоянной, она одинакова для всех газов и равна pR. |
| Газовая постоянная - Gas constant | Газовая постоянная (также известная как молярная газовая постоянная, универсальная газовая постоянная или идеальная газовая постоянная) обозначается символом R или R. Это эквивалентно постоянная Больцмана, но выраженная в единицах энергии на приращение. |
| Газовые законы | давление, v - объём 1 моля, Т - абсолютная температура. |
| Универсальная газовая постоянная — Википедия с видео // WIKI 2 | Газовую постоянную одного моля газа называют универсальной, таккак для любого газа при одинаковых состояниях ее числовое значение одно ито же; универсальная газовая постоянная обозначается и имеет единицу измерения джоуль на моль-кельвин (дж/(моль к). |
Газовые законы
ГАЗОВАЯ ПОСТОЯННАЯ — (обозначение R), универсальная постоянная в газовом уравнении (см. ЗАКОН ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА), также называемая универсальной молярной газовой постоянной, равна 8,314510 ДжК 1 моль 1. Универсальная газовая постоянная — универсальная, фундаментальная физическая константа R, равная произведению постоянной Больцмана k на. Универсальная газовая постоянная удобна при расчетах, касающихся макроскопических систем, когда число частиц задано в молях. Значение газовой постоянной является универсальным и применимо к любым газам, если они находятся в нормальных условиях. Выясним физический смысл универсальной газовой постоянной R.
Чему равна константа R?
Универсальная газовая постоянная Значение, принятое как 8.31446261815324. Другими словами, универсальная газовая постоянная количественно характеризует способность газа к тепловому расширению при постоянном давлении. Универсальная газовая постоянная (также — постоянная Менделеева) — термин, впервые введённый в употребление Д. Менделеевым в 1874 г. Численно равна работе расширения одного моля идеального газа в изобарном процессе при увеличении температуры на 1 К.
Идеальная газовая постоянная (R)
Уравнение является достаточно простым и позволяет предсказывать результаты различных воздействий на газ без проведения широкомасштабных экспериментов, влекущих за собой человеческие жертвы и разрушения. Поведение углекислоты в условиях близких к условиям ожижения будет рассмотрено в отдельной главе. Уравнение состояния идеального газа к ацетилену С2Н2 в баллоне применить невозможно, так как ацетилен там находится не в виде свободного газа, а в виде раствора ацетилена в ацетоне и живет по совершенно иным законам. Последнее, что необходимо добавить в этой главе.
В левой и правой части уравнения состояния идеального газа стоит величина с размерностью энергии опустим доказательство этого факта, его можно найти в любом учебнике физики. Более того, это энергия, заключенная в газе, и есть! Причем в левой части уравнения она выражена через чисто механические величины объем и давление , а в правой - через термодинамические температуру , т.
Для вашего понимания серьезности положения проведем расчет энергии, заключенной в 40-литровом баллоне с аргоном азотом, гелием, кислородом, да все равно…. Если ты не птица - отнесись к этим цифрам со всей серьезностью. Сжиженные газы и газы вблизи условий ожижения.
Существуют уравнения состояния, описывающие так называемые "реальные газы", то есть, уравнения, учитывающие тот факт, что газы, на самом деле, состоят не из идеальных круглых и абсолютно упругих шариков, а из вполне конкретных молекул, обладающих при определенных условиях некоторым притяжением друг к другу и, в результате, могущих, при достаточно низких температурах и относительно высоких давлениях, переходить в конденсированные состояния жидкость, твердое тело. Однако универсальность и точность описания, которые обеспечивают эти уравнения, не слишком высока, а сложность самих уравнений выходит далеко за рамки школьного курса. Исходя из этих соображений, приводить их здесь не представляется целесообразным.
Поэтому мы ограничимся некоторыми общими соображениями и экспериментальными фактами, не тратя времени на их теоретическое обоснование. И конкретно сосредоточим усилия на практически важном для нас случае сжиженной углекислоты. Вот он: Понимать изображенное на этом рисунке надо так: в твердом состоянии мы кратко будем называть его "лед" вещество может находится лишь при совершенно определенных температурах и давлениях область "лед" на диаграмме.
Пусть вещество находится при некоторой температуре ТА и давлении РА. Тогда на диаграмме эта ситуация может быть отмечена графически точкой точка А. Надо ясно понимать, что все газы есть пары своих жидкостей.
Когда газ пар охлаждается он превращается снова в жидкость. Этот процесс называется "конденсация" капли на крышке кипящего чайника - результат этого процесса, там пар, соприкасаясь с более холодной, чем днище чайника, крышкой, превращается обратно в воду. Она изображает процесс т.
Этот процесс весьма характерен для углекислоты. Глядя на диаграмму, легко заметить, что процесс возгонки может идти только при достаточно низких давлениях, а при более высоких - переход из льда в жидкость идет обязательно через промежуточную жидкую фазу. Температура остается неизменной, а жидкость, тем не менее, испаряется.
На этом, в частности, основан процесс вакуумной сушки, широко применяемый в пищевой промышленности бульонные кубики "Магги" и прочая дребедень. Этот момент важный. В реальной жизни мы, как правило, находимся в условиях постоянного атмосферного давления и, поэтому, подсознательно считаем, что процессы перехода "лед" - "жидкость" - "газ" вызваны только нагреванием чайник - на огонь, пиво - в морозилку , но, на самом деле, фазовые переходы наблюдаются в результате действия двух факторов - изменения температуры и давления.
Особый интерес представляет точка КТ на фазовой диаграмме. Это - так называемая "критическая точка". Если температура вещества выше, чем соответствующая этой точке "критическая температура", то, независимо от плотности вещества, нет возможности отличить жидкость от газа.
Представить себе такое состояние весьма трудно, так как в реальной жизни, практически мы не имеем дела с достаточно плотными веществами при температуре выше критической из-за малости атмосферного давления. Для общего развития добавим, что точка эта весьма устойчива в экспериментах по температуре, так как пока не расплавится весь лед а на это требуется некоторая энергия , дальнейшее повышение температуры вещества например, воды не происходит, даже если его подогревать. Правда, отличается "правильный ноль" от "приблизительного" лишь на доли градуса.
Важно понимать, что фазовые диаграммы вышеуказанного вида характерны для всех вообще веществ, другой вопрос, что конкретный их вид, а также положение тройной и критической точек для разных веществ весьма различаются. Перейдем теперь к собственно к углекислоте. Надо ясно понимать, что представление о фазовых диаграммах мы ввели тоже несколько упрощенное, однако с углекислотой придется разобраться до тонкостей.
С громадным трудом мне удалось-таки добыть ее фазовую диаграмму, причем только из одного источника, который, в свою очередь, ссылается на другой иностранный источник, которого я не видел. Короче, достоверность сведений на этой диаграмме проблематична, однако, приблизительно на ощущения она все-таки чему-то соответствует, кроме того, другой все равно нет. Хуже того: так как она досталась мне практически безо всякого описания, я и сам не могу объяснить всех особенностей поведения углекислоты, на ней присутствующих.
Поэтому, по меньшей мере половину из дальнейших рассуждений следует начинать словами: "Как я понял из отрывочных сведений …" или: "Сколько я могу догадаться …", однако для краткости изложения мы все эти периоды и красивости опустим. Итак фазовая диаграмма углекислоты: На диаграмме легко увидеть знакомые черты фазовых диаграмм вообще: тройную точку, критическую точку, линии, разделяющие области, где может существовать лед, жидкость, газ. На следующем рисунке я их выделил черным цветом.
Большинство реальных газов, которые находятся при не слишком высоких давлениях и не слишком низких температурах, можно считать с высокой точностью идеальными. Универсальное уравнение состояния Так называют уравнение, которое объединяет в рамках одного выражения все важные термодинамические параметры идеальной газовой системы. Запишем его: Универсальное уравнение состояния системы позволяет получить любой газовый закон.
Например, закон Гей-Люссака следует из него непосредственно, если положить постоянным объем во время термодинамического процесса. Мы выше расшифровали 4 из 5 обозначений, присутствующих в формуле. Пятым является коэффициент R.
Он называется универсальной газовой постоянной. Что это за величина, рассмотрим подробнее дальше в статье. Постоянная R в физике Выше мы увидели, что это некоторый коэффициент пропорциональности между давлением, объемом, температурой и количеством вещества.
Ее значение с точностью до трех знаков после запятой равно 8,314. Это число означает, что один моль идеального газа, будучи нагретым на 1 кельвин, в процессе своего расширения совершит работу 8,314 джоуля. Постоянную R можно также интерпретировать несколько иначе: если затратить на нагрев одного моль газа энергию в 8,314 джоуля, то его температура возрастет на 1 кельвин.
Иными словами, R характеризует связь между энергией и температурой для фиксированного количества вещества. Заметим, что величина R в физике не является базовой фундаментальной константой такой, как скорость света или постоянная Планка. Поэтому с помощью выбора соответствующей температурной шкалы и количества частиц в системе можно добиться того, что R будет равно 1.
Впервые постоянную R в физику ввел Д. Менделеев, заменив ею в универсальном уравнении состояния Клапейрона ряд других констант. Отметим, что хотя величина R введена для газов, в современной физике она используется также в уравнениях Дюлонга и Пти, Клаузиуса-Моссотти, Нернста и в некоторых других.
Постоянные kB и R Люди, которые знакомы с физикой, могли заметить, что существует еще одна постоянная величина, которая во всех физических уравнениях выступает в качестве переводного коэффициента между энергией и температурой. Эта величина называется постоянной Больцмана kB. Очевидно, что должна существовать математическая связь между kB и R.
Такая связь действительно существует, она имеет следующий вид: Решение задачи После знакомства с единицами измерения универсальной газовой постоянной предлагается получить их из универсального уравнения для идеального газа, которое было приведено в статье. Ниже на рисунке изображено это уравнение.
Менделеев вычислил значение константы в уравнении Менделеева-Клапейрона для одного моля газа, используя закон Авогадро, согласно которому 1 моль различных газов при одинаковом давлении и температуре занимает одинаковый объём. В некоторых научных кругах эту постоянную принято называть постоянной Менделеева.
Обозначается латинской буквой.
Измерение R было получено путем измерения скорости звука ca P, T в аргоне при температуре T тройной точки воды при различных давления P и экстраполяция до предела нулевого давления c a 0, T. Однако после переопределения СИ в 2019 базовые единицы , R теперь имеет точное значение, определенное в терминах других точно определенных физических констант.
Удельная газовая постоянная.
Газовая постоянная - Gas constant
Величина Ro называется универсальная газовая постоянная или газовая постоянная одного моля любого газа. Универсальная газовая постоянная равна разности молярных теплоёмкостей идеального газа при постоянном давлении и постоянном объёме. занимаемый им объем, - количество молей идеального газа, - универсальная газовая постоянная, - абсолютная температура.