Даралтын томъёоноос эзлэхүүний хамаарал. Хийн даралт, температур, эзэлхүүн, моль тоо (хийн "масс") хоорондын хамаарал. Бүх нийтийн (моляр) хийн тогтмол Р.Клайперон-Менделеевийн тэгшитгэл = төлөв байдлын идеал хийн тэгшитгэл. Шалгаж байна h
USE кодлогчийн сэдвүүд: изопроцессууд - изотерм, изохор, изобар процессууд.
Энэхүү ухуулах хуудасны туршид бид дараах таамаглалыг баримтлах болно. хийн масс ба химийн найрлага өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна. Өөрөөр хэлбэл, бид:
Өөрөөр хэлбэл, савнаас хий гоожихгүй, эсвэл эсрэгээр сав руу хий орохгүй;
Өөрөөр хэлбэл, хийн хэсгүүд ямар ч өөрчлөлтийг мэдэрдэггүй (ямар ч диссоциаци байхгүй - молекулуудыг атом болгон задлах).
Эдгээр хоёр нөхцөл нь бие махбодийн хувьд маш олон сонирхолтой нөхцөл байдалд (жишээлбэл, дулааны хөдөлгүүрийн энгийн загварт) хангагдсан байдаг тул тусад нь авч үзэх шаардлагатай.
Хэрэв хийн масс ба түүний молийн масс тогтмол байвал хийн төлөвийг тодорхойлно гуравмакроскопийн үзүүлэлтүүд: даралт, эзэлхүүнболон температур. Эдгээр параметрүүд нь төлөвийн тэгшитгэлээр (Менделеев-Клапейроны тэгшитгэл) өөр хоорондоо холбоотой байдаг.
Термодинамик процесс(эсвэл зүгээр л үйл явц) нь хийн төлөвийн цаг хугацааны өөрчлөлт юм. Термодинамик процессын явцад макроскопийн параметрүүдийн утгууд өөрчлөгддөг - даралт, эзэлхүүн, температур.
Ялангуяа сонирхолтой байдаг изопроцессууд- макроскопийн аль нэг параметрийн утга өөрчлөгдөхгүй байх термодинамик процессууд. Гурван параметр бүрийг ээлжлэн засснаар бид гурван төрлийн изопроцессыг олж авдаг.
1. Изотерм процесстогтмол хийн температурт явдаг: .
2. изобар процесстогтмол хийн даралтаар ажилладаг: .
3. Изохорик процессхийн тогтмол эзэлхүүнтэй явдаг: .
Изопроцессыг Бойлийн маш энгийн хуулиар дүрсэлсэн байдаг - Мариотт, Гей-Люссак, Чарльз. Тэднийг судлах ажлыг үргэлжлүүлье.
Изотерм процесс
Идеал хий нь температурт изотермийн процесс хийцгээе. Процессын явцад зөвхөн хийн даралт, түүний эзэлхүүн өөрчлөгддөг.
Хийн дурын хоёр төлөвийг авч үзье: тэдгээрийн аль нэгэнд макроскопийн параметрүүдийн утгууд нь , хоёр дахь нь . Эдгээр утгыг Менделеев-Клапейроны тэгшитгэлээр холбоно.
Бид эхнээсээ хэлсэнчлэн масс ба молийн массыг тогтмол гэж үздэг.
Тиймээс бичсэн тэгшитгэлийн зөв хэсгүүд тэнцүү байна. Тиймээс зүүн тал нь мөн тэнцүү байна:
(1)
Хийн хоёр төлөвийг дур зоргоороо сонгосон тул бид ингэж дүгнэж болно изотерм процессын үед хийн даралт ба эзэлхүүний бүтээгдэхүүн тогтмол хэвээр байна:
(2)
Энэ мэдэгдлийг гэж нэрлэдэг Бойлийн хууль - Мариотт.
Бойл-Мариотын хуулийг маягтаар бичсэн
(3)
Үүнийг мөн дараах байдлаар томъёолж болно. Изотерм процесст хийн даралт нь түүний эзэлхүүнтэй урвуу хамааралтай байдаг.. Жишээлбэл, хийн изотерм тэлэлтийн үед түүний эзэлхүүн 3 дахин нэмэгддэг бол хийн даралт 3 дахин буурдаг.
Даралт ба эзэлхүүний урвуу хамаарлыг физикийн үүднээс хэрхэн тайлбарлах вэ? Тогтмол температурт хийн молекулуудын дундаж кинетик энерги өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна, өөрөөр хэлбэл, савны хананд молекулуудын нөлөөллийн хүч өөрчлөгддөггүй. Эзлэхүүн нэмэгдэхийн хэрээр молекулуудын концентраци буурч, улмаар хананы нэгж талбайд ногдох молекулын нөлөөллийн тоо буурч, хийн даралт буурдаг. Эсрэгээр, эзэлхүүн багасах тусам молекулуудын концентраци нэмэгдэж, тэдгээрийн нөлөөлөл улам бүр нэмэгдэж, хийн даралт нэмэгддэг.
Изотерм процессын графикууд
Ерөнхийдөө термодинамик процессын графикийг дараахь координатын системд дүрслэх нь заншилтай байдаг.
-диаграмм: абсцисса тэнхлэг, ординатын тэнхлэг;
-диаграмм: абсцисса тэнхлэг, ординатын тэнхлэг.
Изотерм процессын графикийг нэрлэнэ изотерм.
Диаграм дээрх изотерм нь урвуу пропорциональ график юм.
Ийм график нь гипербол (алгебр - функцийн графикийг санаарай) юм. Изотерм-гиперболыг Зураг дээр үзүүлэв. нэг .
Цагаан будаа. 1. изотерм дээр -диаграмм
Изотерм бүр нь тодорхой тогтмол температурын утгатай тохирч байна. Энэ нь харагдаж байна температур өндөр байх тусам харгалзах изотерм өндөр байх болно -диаграм.
Үнэн хэрэгтээ, ижил хийгээр гүйцэтгэсэн хоёр изотерм процессыг авч үзье (Зураг 2). Эхний процесс нь температурт, хоёр дахь нь температурт явагддаг.
Цагаан будаа. 2. Температур өндөр байх тусам изотерм өндөр байна
Бид эзлэхүүний зарим утгыг засдаг. Эхний изотерм дээр энэ нь даралттай тохирч, хоёр дахь нь - class="tex" alt="(!LANG:p_2 > p_1)"> . Но при фиксированном объёме давление тем больше, чем выше температура (молекулы начинают сильнее бить по стенкам). Значит, class="tex" alt="T_2 > T_1"> .!}
Үлдсэн хоёр координатын системд изотерм нь маш энгийн харагддаг: энэ нь тэнхлэгт перпендикуляр шулуун шугам юм (зураг 3):
Цагаан будаа. 3. Изотермууд ба -диаграммууд
изобар процесс
Изобарын процесс нь тогтмол даралтаар явагддаг процесс гэдгийг дахин санаарай. Изобарын процессын үед зөвхөн хийн эзэлхүүн ба түүний температур өөрчлөгддөг.
Изобар процессын ердийн жишээ: хий нь чөлөөтэй хөдөлж чадах асар том поршений дор байдаг. Хэрэв поршений масс ба поршений хөндлөн огтлол нь хийн даралт тогтмол бөгөөд тэнцүү байна
атмосферийн даралт хаана байна.
Идеал хий нь даралтын дор изобар процесс хийцгээе. Хийн дурын хоёр төлөвийг дахин авч үзье; Энэ удаад макроскопийн параметрүүдийн утга нь ба -тай тэнцүү байх болно.
Төлөвийн тэгшитгэлийг бичье:
Тэдгээрийг бие биенээсээ хуваахад бид дараахь зүйлийг олж авна.
Зарчмын хувьд энэ нь аль хэдийн хангалттай байж болох ч бид жаахан цааш явах болно. Нэг хэсэгт зөвхөн эхний төлөвийн параметрүүд, нөгөө хэсэгт зөвхөн хоёр дахь төлөвийн параметрүүд гарч ирэхийн тулд үүссэн хамаарлыг дахин бичье (өөрөөр хэлбэл бид "индексүүдийг өөр өөр хэсгүүдэд хуваадаг"):
(4)
Одоо эндээс - мужуудын дур зоргоороо сонгогдсон байдлыг харгалзан! - бид авдаг Гей-Луссакийн хууль:
(5)
Өөрөөр хэлбэл, Тогтмол даралттай үед хийн эзэлхүүн нь түүний температуртай шууд пропорциональ байна.:
(6)
Температурын нөлөөгөөр эзлэхүүн яагаад нэмэгддэг вэ? Температур өсөхийн хэрээр молекулууд хүчтэй цохиж, бүлүүрийг дээшлүүлж эхэлдэг. Үүний зэрэгцээ молекулуудын концентраци буурч, нөлөөлөл нь багасч, эцэст нь даралт ижил хэвээр байна.
Изобарын процессын графикууд
Изобар процессын графикийг нэрлэнэ изобар. -диаграмм дээр изобар нь шулуун шугам юм (Зураг 4):
Цагаан будаа. 4. Isobar on -диаграмм
Графикийн тасархай хэсэг нь хангалттай бага температурт бодит хийн хувьд хамгийн тохиромжтой хийн загвар (мөн түүнтэй хамт Гей-Люссак хууль) ажиллахаа болино гэсэн үг юм. Үнэн хэрэгтээ, температур буурах тусам хийн хэсгүүд улам удаан хөдөлж, молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч нь тэдний хөдөлгөөнд улам бүр чухал нөлөө үзүүлдэг (үүнтэй адил төстэй байдал: удаан бөмбөгийг хурдан барихаас илүү барих нь илүү хялбар байдаг). Маш бага температурт хий нь шингэн болж хувирдаг.
Одоо даралтын өөрчлөлтөөр изобарын байрлал хэрхэн өөрчлөгдөхийг олж мэдье. Энэ нь харагдаж байна Даралт ихсэх тусам изобар багасна. -диаграм.
Үүнийг шалгахын тулд даралттай хоёр изобарыг авч үзье (Зураг 5):
Цагаан будаа. 5. Изобар бага байх тусам даралт ихсэх болно
Температурын зарим утгыг засъя. Бид үүнийг харж байна. Гэхдээ тогтмол температурт эзэлхүүн нь бага байх тусам даралт ихсэх болно (Бойлийн хууль - Мариотт!).
Тиймээс class="tex" alt="(!LANG:p_2 > p_1"> .!}
Үлдсэн хоёр координатын системд изобар нь тэнхлэгт перпендикуляр шулуун шугам юм (Зураг 6):
Цагаан будаа. 6. изобарууд ба -диаграммууд
Изохорик үйл явц
Изохорик процесс нь тогтмол эзэлхүүнтэй явагддаг процесс гэдгийг бид санаж байна. Изохорик процесст зөвхөн хийн даралт ба түүний температур өөрчлөгддөг.
Изохорик процессыг төсөөлөхөд маш энгийн: энэ нь тогтсон эзэлхүүнтэй хатуу саванд (эсвэл поршений бэхлэгдсэн үед поршений доорх цилиндрт) явагддаг процесс юм.
Идеал хий нь эзэлхүүнтэй саванд изохорик процесс хийцгээе. Дахин хэлэхэд, параметрүүдтэй дурын хоёр хийн төлөвийг авч үзье. Бидэнд байгаа:
Бид эдгээр тэгшитгэлийг бие биендээ хуваадаг.
Гей-Люссакийн хуулийн гарал үүслийн нэгэн адил бид индексүүдийг өөр өөр хэсгүүдэд хуваадаг.
(7)
Мужийн сонголтын дур зоргыг харгалзан бид энд хүрч байна Чарльзын хууль:
(8)
Өөрөөр хэлбэл, Тогтмол эзэлхүүнтэй хийн даралт нь түүний температуртай шууд пропорциональ байна.:
(9)
Тогтмол эзэлхүүнтэй хийн даралтыг халаах үед ихсэх нь физикийн үүднээс бүрэн тодорхой зүйл юм. Та өөрөө үүнийг хялбархан тайлбарлаж чадна.
Изохорик процессын графикууд
Изохорик процессын графикийг нэрлэнэ изохор. Диаграмм дээр изохор нь шулуун шугам юм (зураг 7):
Цагаан будаа. 7. Isochore on -диаграмм
Цэгтэй талбайн утга нь адилхан: бага температурт хамгийн тохиромжтой хийн загварын хангалтгүй байдал.
Цагаан будаа. 8. Изохор бага байх тусам эзэлхүүн нэмэгдэнэ
Нотолгоо нь өмнөхтэй төстэй юм. Бид температурыг тохируулж, үүнийг хардаг. Гэхдээ тогтмол температурт даралт бага байх тусам эзэлхүүн нь их байх болно (дахин Бойл-Мариотт хууль). Тиймээс class="tex" alt="(!LANG:V_2 > V_1"> .!}
Үлдсэн хоёр координатын системд изохор нь тэнхлэгт перпендикуляр шулуун шугам юм (Зураг 9):
Цагаан будаа. 9. изохорууд ба -диаграммууд
Бойлийн хуулиуд - Мариотт, Гей-Люссак, Чарльз нарыг мөн нэрлэдэг хийн хууль.
Бид хийн хуулиудыг Менделеев-Клапейроны тэгшитгэлээс гаргаж авсан. Гэвч түүхэнд энэ нь эсрэгээрээ байсан: хийн хуулийг туршилтаар тогтоосон бөгөөд үүнээс хамаагүй эрт. Дараа нь төлөв байдлын тэгшитгэл нь тэдгээрийн ерөнхий ойлголт болж гарч ирэв.
Тодорхой хийн массын тогтмол эзэлхүүний нөхцөлд хийн даралт температураас хамаарах судалгааг анх 1787 онд Жак Александр Сезар Чарльз (1746 - 1823) хийсэн. Та мөнгөн усны манометртэй холбосон том колбонд хий халаах замаар эдгээр туршилтуудыг хялбаршуулсан хэлбэрээр хуулбарлаж болно. Мнарийн муруй хоолой хэлбэрээр (Зураг 6).
Халах үед колбоны эзэлхүүний өчүүхэн өсөлт, мөнгөн усыг нарийн манометрийн хоолойд нүүлгэх үед эзлэхүүн бага зэрэг өөрчлөгдөхийг үл тоомсорлоё. Тиймээс хийн эзэлхүүнийг өөрчлөгдөөгүй гэж үзэж болно. Колбыг тойрсон саванд усыг халаах замаар бид термометр ашиглан хийн температурыг тэмдэглэнэ. Т, мөн харгалзах даралт - манометр дээр М. Савыг хайлсан мөсөөр дүүргэсний дараа бид даралтыг хэмждэг х 0 , 0 ° С-ийн температуртай тохирч байна.
Энэ төрлийн туршилтууд дараахь зүйлийг харуулсан.
1. Тодорхой массын даралтын өсөлт нь тодорхой хэсэг юм α өгөгдсөн хийн массын 0 ° C температурт байсан даралт. Хэрэв 0 ° C-ийн даралтыг дараах байдлаар тэмдэглэвэл х 0 , дараа нь 1 ° C-аар халах үед хийн даралтын өсөлт х 0 +αp 0 .
τ-ээр халах үед даралтын өсөлт нь τ дахин их байх болно, өөрөөр хэлбэл. температурын өсөлттэй пропорциональ даралтын өсөлт.
2. Үнэ цэнэ α, 0 хэмийн температурт хийн даралт 1 хэмээр халах үед хийн даралт ямар хэмжээгээр нэмэгдэж байгааг харуулж байгаа бөгөөд бүх хийн хувьд ижил утгатай (илүү нарийвчлалтай, бараг ижил), тухайлбал 1/273 ° C -1 байна. үнэ цэнэ α дуудсан даралтын температурын коэффициент.Тиймээс бүх хийн даралтын температурын коэффициент нь ижил утгатай, 1/273 ° C -1 байна.
хүртэл халаах үед тодорхой массын хийн даралт 1°C тогтмол эзлэхүүн дээр нэмэгддэг 1/273 энэ хийн масстай байсан даралтын нэг хэсэг 0 °C ( Чарльзын хууль).
Гэсэн хэдий ч мөнгөн усны манометрээр температурыг хэмжих замаар олж авсан хийн даралтын температурын коэффициент нь өөр өөр температурт яг ижил биш гэдгийг санах нь зүйтэй: Чарльзын хууль маш өндөр нарийвчлалтай боловч зөвхөн ойролцоогоор биелдэг. .
Чарльзын хуулийг илэрхийлсэн томъёо.Чарльзын хууль нь хийн даралтыг ямар ч температурт тооцоолох боломжийг олгодог, хэрэв түүний температурт даралт нь мэдэгдэж байгаа бол
0°C. Өгөгдсөн эзэлхүүн дэх 0 ° C температурт өгөгдсөн массын хийн даралтыг хэлье х 0 , мөн ижил хийн температур дахь даралт тбайдаг х. Температурын өсөлт ажиглагдаж байна т, тиймээс даралтын өсөлт нь тэнцүү байна αp 0 тболон хүссэн дарамт
Хэрэв хийг 0 хэмээс доош хөргөсөн бол энэ томъёог бас ашиглаж болно; тэнд тсөрөг утгатай байх болно. Маш бага температурт хий нь шингэрүүлэх төлөвт ойртох үед, түүнчлэн өндөр шахсан хийн хувьд Чарльзын хууль хэрэгжих боломжгүй бөгөөд томъёо (2) хүчингүй болно.
Молекулын онолын үүднээс Чарльзын хууль.Хийн температур өөрчлөгдөхөд, жишээлбэл, хийн температур нэмэгдэж, даралт нь нэмэгдэхэд молекулуудын бичил ертөнцөд юу тохиолддог вэ? Молекулын онолын үүднээс авч үзвэл өгөгдсөн хийн даралтыг нэмэгдүүлэх хоёр шалтгаан байж болно: нэгдүгээрт, нэгж талбайд ногдох молекулын нөлөөллийн тоо нэмэгдэж, хоёрдугаарт, нэг хийн даралтыг нэмэгдүүлэх боломжтой. хананд цохиулах молекул нэмэгдэж болно. Хоёр шалтгаан нь молекулуудын хурдыг нэмэгдүүлэхийг шаарддаг (өгөгдсөн хийн массын эзэлхүүн өөрчлөгдөхгүй гэдгийг санаарай). Эндээс харахад хийн температурын өсөлт (макро ертөнц дэх) нь молекулуудын (бичил ертөнц дэх) санамсаргүй хөдөлгөөний дундаж хурд нэмэгдэх явдал юм.
Зарим төрлийн цахилгаан улайсдаг чийдэнг азот, аргоны холимогоор дүүргэдэг. Дэнлүү ажиллаж байх үед доторх хий нь ойролцоогоор 100 ° C хүртэл халдаг. Дэнлүү ажиллаж байх үед хийн даралт нь атмосферийн даралтаас хэтрэхгүй байх нь зүйтэй бол 20 хэмийн температурт хийн хольцын даралт ямар байх ёстой вэ? (хариулт: 0.78 кгс / см 2)
Даралт хэмжигч дээр улаан шугам байрлуулсан бөгөөд энэ нь хий ихсэх нь аюултай гэсэн хязгаарыг илтгэнэ. 0 ° С-ийн температурт даралт хэмжигч нь гаднах агаарын даралт дээрх хийн илүүдэл даралт 120 кгс / см2 байгааг харуулж байна. Хэрэв улаан шугам 135 кгс/см2 байвал температур 50 ° C хүртэл өсөхөд улаан шугам хүрэх үү? Гаднах агаарын даралтыг 1 кгс / см 2-тай тэнцүү хэмжээгээр авна (хариулт: даралт хэмжигч зүү улаан шугамаас хэтрэх болно)
Хамгийн тохиромжтой хийн изопроцессууд- параметрүүдийн аль нэг нь өөрчлөгдөөгүй хэвээр байгаа процессууд.
1. Изохорик үйл явц . Чарльзын хууль. V = const.
Изохорик үйл явцявагдаж байгаа үйл явц гэж нэрлэдэг тогтмол эзэлхүүнВ. Энэхүү изохорик процесс дахь хийн зан байдал нь дуулгавартай байдаг Чарльзын хууль :
Тогтмол эзэлхүүн ба хийн масс ба түүний молийн массын тогтмол утгуудтай бол хийн даралтын үнэмлэхүй температуртай харьцаа тогтмол хэвээр байна: P / T= const.
Изохорик процессын график дээр PV- диаграмм гэж нэрлэдэг изохор . Изохорик процессын графикийг мэдэх нь ашигтай RT- ба В.Т-диаграммууд (Зураг 1.6). Изохорын тэгшитгэл:
Энд Р 0 - 0 ° С-ийн даралт, α - 1/273 градус -1-тэй тэнцүү хийн даралтын температурын коэффициент. Ийм хамаарлын график Pt-диаграмм нь Зураг 1.7-д үзүүлсэн хэлбэртэй байна.
Цагаан будаа. 1.7
2. изобар процесс. Гей-Луссакийн хууль.Р= const.
Тогтмол даралт P үед явагдах процессыг изобар процесс гэнэ . Изобарын процесс дахь хийн зан үйл нь дагаж мөрддөг Гей-Луссакийн хууль:
Хийн болон түүний молийн массын тогтмол даралт ба тогтмол утгын үед хийн эзэлхүүний үнэмлэхүй температурт харьцаа тогтмол хэвээр байна. В/Т= const.
Изобар процессын график дээр В.Т- диаграмм гэж нэрлэдэг изобар . Изобарын процессын графикийг мэдэх нь ашигтай PV- ба RT-диаграммууд (Зураг 1.8).
Цагаан будаа. 1.8
Изобарын тэгшитгэл:
Энд α \u003d 1/273 градус -1 - эзлэхүүний тэлэлтийн температурын коэффициент. Ийм хамаарлын график Vtдиаграмм нь Зураг 1.9-д үзүүлсэн хэлбэртэй байна.
Цагаан будаа. 1.9
3. изотерм процесс. Бойлийн хууль - Мариотт.Т= const.
Изотермальүйл явц нь хэзээ явагддаг үйл явц юм тогтмол температурТ.
Изотерм процесс дахь хамгийн тохиромжтой хийн үйл ажиллагаа нь дагаж мөрддөг Бойл-Мариотын хууль:
Тогтмол температур ба хийн масс ба түүний молийн массын тогтмол утгын үед хийн эзэлхүүн ба түүний даралтын бүтээгдэхүүн тогтмол хэвээр байна. PV= const.
Изотерм процессын диаграм PV- диаграмм гэж нэрлэдэг изотерм . Изотермийн процессын графикийг мэдэх нь ашигтай В.Т- ба RT-диаграммууд (Зураг 1.10).
Цагаан будаа. 1.10
Изотермийн тэгшитгэл:
| (1.4.5) |
4. адиабат процесс(изоэнтроп):
Адиабат процесс нь хүрээлэн буй орчинтой дулаан солилцоогүйгээр явагддаг термодинамик процесс юм.
5. политроп үйл явц.Хийн дулааны багтаамж тогтмол байх үйл явц.Политроп процесс нь дээр дурдсан бүх процессуудын ерөнхий тохиолдол юм.
6. Авогадрогийн хууль.Ижил даралт, ижил температурт ижил хэмжээтэй өөр өөр идеал хийнүүд ижил тооны молекулуудыг агуулна. Төрөл бүрийн бодисын нэг моль нь N A агуулдаг\u003d 6.02 10 23 молекулууд (Авогадро тоо).
7. Далтоны хууль.Идеал хийн хольцын даралт нь түүнд орсон хийн P хэсэгчилсэн даралтын нийлбэртэй тэнцүү байна.
 |
(1.4.6) |
Хэсэгчилсэн даралт Pn нь тухайн хий дангаараа бүх эзэлхүүнийг эзэлсэн тохиолдолд үзүүлэх даралт юм.
At 
, хийн хольцын даралт.
Хийн даралт, температур, эзэлхүүн, моль тоо (хийн "масс") хоорондын хамаарал. Бүх нийтийн (моляр) хийн тогтмол Р.Клайперон-Менделеевийн тэгшитгэл = төлөв байдлын идеал хийн тэгшитгэл.
|
Практик хэрэглээний хязгаарлалт:
Тус мужид тэгшитгэлийн нарийвчлал нь ердийн орчин үеийн инженерийн хэрэгслүүдээс илүү байдаг. Температур өсөхийн хэрээр бүх хий нь мэдэгдэхүйц задрал, задралд орж болохыг инженер ойлгох нь чухал юм. |
|
|
|
Хийн найрлага өөрчлөгдөхгүй (хий задрахгүй) гэж үзвэл хийн эзэлхүүн ба массын урсгалын хэд хэдэн асуудлыг шийдье - энэ нь дээр дурдсан ихэнх хийн хувьд үнэн юм.
Энэ асуудал нь хийн эзэлхүүнийг шууд хэмждэг хэрэглээ, төхөөрөмжүүдэд голчлон хамаатай, гэхдээ зөвхөн биш юм.
V 1болон V 2, температурт тус тус T1болон T2орхи T1< T2. Дараа нь бид үүнийг мэднэ:
Байгалийн, V 1< V 2
- эзэлхүүний хийн тоолуурын үзүүлэлтүүд "жинтэй" байх тусам температур бага байна
- "халуун" хийн ашигтай нийлүүлэлт
- "хүйтэн" хий худалдаж авах нь ашигтай
Үүнийг хэрхэн шийдвэрлэх вэ? Наад зах нь энгийн температурын нөхөн олговор шаардлагатай, өөрөөр хэлбэл нэмэлт температур мэдрэгчийн мэдээллийг тоолох төхөөрөмжид оруулах шаардлагатай.
Энэ асуудал нь зөвхөн хийн хурдыг шууд хэмждэг хэрэглээ, төхөөрөмжүүдэд голчлон хамаатай.
Хүргэлтийн цэг дээрх тоолуур () хуримтлагдсан зардлын хэмжээг өгнө үү V 1болон V 2, даралтаар тус тус P1болон P2орхи P1< P2. Дараа нь бид үүнийг мэднэ:
Байгалийн, V 1>V 2өгөгдсөн нөхцөлд тэнцүү хэмжээний хийн хувьд. Энэ тохиолдолд зарим практик дүгнэлт гаргахыг хичээцгээе.
- эзэлхүүний хийн тоолуурын үзүүлэлтүүд нь "жинтэй" байх тусам даралт ихсэх болно
- бага даралтын хийн ашигтай хангамж
- өндөр даралтын хий худалдаж авахад ашигтай
Үүнийг хэрхэн шийдвэрлэх вэ? Наад зах нь энгийн даралтын нөхөн олговор шаардлагатай, өөрөөр хэлбэл нэмэлт даралт мэдрэгчийн мэдээллийг тоолох төхөөрөмжид өгөх шаардлагатай.
Эцэст нь хэлэхэд, онолын хувьд хийн тоолуур бүр температурын нөхөн олговор ба даралтын нөхөн олговортой байх ёстой гэдгийг тэмдэглэхийг хүсч байна. Практикт ....
Изобар процессын үед P тогтмол байдаг тул P-ээр бууруулсны дараа томъёо нь хэлбэрийг авна
V 1 /T 1 \u003d V 2 /T 2,
V 1 / V 2 \u003d T 1 / T 2.
Томъёо нь Гей-Люссакийн хуулийн математик илэрхийлэл юм: хийн тогтмол масс ба тогтмол даралттай үед хийн эзэлхүүн нь түүний үнэмлэхүй температуртай шууд пропорциональ байна.
Изотерм процесс
Тогтмол температурт хийд явагдах процессыг изотерм гэж нэрлэдэг. Хийн дэх изотермийн процессыг Английн эрдэмтэн Р.Бойл, Францын эрдэмтэн Э.Марио нар судалжээ. Тэдний эмпирик байдлаар тогтоосон холболтыг T болгон бууруулж томъёоноос шууд олж авна.
p 1 V 1 \u003d p 2 V 2,
p 1 / p 2 \u003d V 1 / V 2.
Томъёо бол математикийн илэрхийлэл юм Бойлийн хууль - Марриотт: хийн тогтмол масс ба тогтмол температурт хийн даралт нь түүний эзэлхүүнтэй урвуу пропорциональ байна. Өөрөөр хэлбэл, эдгээр нөхцөлд хийн эзэлхүүн ба харгалзах даралтын бүтээгдэхүүн нь тогтмол утга юм.
Хийн дэх изотерм процессын p-ийн V-ийн график нь гипербол бөгөөд изотерм гэж нэрлэгддэг. Зураг 3-т ижил масстай хийн изотермийг харуулсан боловч өөр өөр температурт T. Изотерм процесст хийн нягт нь даралттай шууд пропорциональ өөрчлөгддөг.
ρ 1 / ρ 2= p 1 / p 2
Тогтмол эзэлхүүн дэх хийн даралтын температураас хамаарах хамаарал
Хийн масс ба эзэлхүүн тогтмол хэвээр байх үед хийн даралт нь температураас хэрхэн хамаардаг болохыг авч үзье. Хийтэй битүү савыг аваад халааж үзье (Зураг 4). Бид хийн температурыг t термометрээр, даралтыг M даралт хэмжигчээр тодорхойлно.
Эхлээд бид савыг хайлж буй цасанд байрлуулж, 0 0 С температурт хийн даралтыг p 0 гэж тэмдэглээд дараа нь гаднах савыг аажмаар халааж, хийн p ба t утгыг тэмдэглэнэ.
Ийм туршлага дээр үндэслэсэн p ба t-ийн хамаарлын график нь шулуун шугам хэлбэртэй болох нь харагдаж байна (Зураг 5).
Хэрэв бид энэ графикийг зүүн тийш үргэлжлүүлбэл энэ нь хийн даралтын тэгтэй тохирох А цэг дээр абсцисса тэнхлэгтэй огтлолцоно. 5-р зураг дээрх гурвалжны ижил төстэй байдлаас та дараах зүйлийг бичиж болно.
P 0 /OA=Δp/Δt,
l/OA=Δp/(p 0 Δt).
Хэрэв бид l/OA тогтмолыг α-аар тэмдэглэвэл бид авна
α = Δp//(p 0 Δt),
Δp= α p 0 Δt.
Тайлбарласан туршилтууд дахь пропорциональ коэффициент α-ийн хувьд хийн даралтын өөрчлөлтөөс түүний төрлөөс хамаарах хамаарлыг илэрхийлэх ёстой.
Үнэ цэнэ γ, Тогтмол эзэлхүүн ба хийн тогтмол масс дахь температурыг өөрчлөх явцад хийн даралтын өөрчлөлт нь түүний төрлөөс хамаарах хамаарлыг тодорхойлдог даралтын температурын коэффициент гэж нэрлэдэг. Даралтын температурын коэффициент нь 0 0 С-т авсан хийн даралтын аль хэсэг нь 1 0 С-ээр халах үед өөрчлөгдөхийг харуулдаг. SI дахь температурын коэффициент α-ийн нэгжийг гаргая:
α \u003d l ΠA / (l ΠA * l 0 C) \u003d l 0 C -1
Энэ тохиолдолд OA сегментийн урт нь 273 0 С-тэй тэнцүү болж хувирна. Тиймээс бүх тохиолдолд хийн даралт тэг болох температур ижил бөгөөд - 273 0 С-тэй тэнцүү байна. даралтын температурын илтгэлцүүр α =1/OA=(1/273 ) 0 С -1 .
 |
 |
Бодлого шийдвэрлэхдээ ихэвчлэн α =1/OA=(1/273) 0 С -1 -тэй тэнцүү α-ийн ойролцоо утгыг ашигладаг. Туршилтаас үзэхэд α-ийн утгыг анх 1787 онд Францын физикч Ж.Шарльз тогтоожээ. Дараах хуулийг тогтоосон: даралтын температурын коэффициент нь хийн төрлөөс хамаарахгүй бөгөөд (1/273.15) 0 С -1-тэй тэнцүү байна. Энэ нь зөвхөн бага нягтралтай хий болон температурын бага өөрчлөлтөд хамаарна гэдгийг анхаарна уу; өндөр даралт эсвэл бага температурт α нь хийн төрлөөс хамаарна. Зөвхөн идеал хий Чарльзын хуулийг яг дагаж мөрддөг. Дурын t температурт дурын p хийн даралтыг хэрхэн тодорхойлж болохыг олж мэдээрэй.
Эдгээр Δp ба Δt утгыг томъёонд орлуулснаар бид олж авна
p 1 -p 0 \u003d αp 0 т,
p 1 \u003d p 0 (1 + αt).
α ~ 273 0 С тул асуудлыг шийдвэрлэхдээ томъёог дараах хэлбэрээр ашиглаж болно.
p1=p0
Параметрүүдийн аль нэг нь тогтмол хэвээр байгаа тохиолдолд хийн хосолсон хууль нь аливаа изопроцесст хамаарна. Изохорик процессын үед V хэмжээ тогтмол хэвээр байх бөгөөд V-ээр бууруулсны дараа томъёо нь хэлбэрийг авна
