химический каталог




Курс физической химии. Том I

Автор Я.И.Герасимов

с свинца, равный 207,19.

Значения Ht—//25 для указанных температур равны: 157; 474; 7< ИЗО кал/моль.

§ 12. Применение первого закона термодинамики к идеальным

газам

Газ, состояние которого описывается уравнением Клапейрона Менделеева

pV=RT

(I, 42)

для одного моля газа), называется идеальным газом.

Состояние идеального газа—это предельное состояние реальных газов при бесконечно малом давлении. Чем выше температур а, тем ближе состояние реального газа к идеальному при данном давлении. Однако свойства реального газа всегда отклоняются от свойств идеального газа, так как уравнение (I, 42) является предельным законом для неосуществимого состояния, при котором давление равно нулю. В применении к реальным газам уравнение (I, 42) является приближенным, согласующимся с действительными свойствами газа тем лучше, чем меньше давление (и выше температура).

Другим признаком идеального газа является его подчинение установленному опытным путем закону Гей-Люссака—Джоуля> согласно которому внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры и не зависит от объема и давления.

Это свойство идеального газа, как будет показано ниже (стр. 126), вытекает из уравнения Клапейрона—Менделеева и второго закона термодинамики.

Закон Гей-Люссака—Джоуля является выводом из опытов Гей- Люссака ( 1809) и Джоуля (1844).

Опыт Гей-Люссака—Джоуля заключается в следующем. Два баллона, соединенные трубкой с краном, погружены в ванну с водой, температура которой измеряется термометром. В одном из баллонов находится газ при некотором давлении р (кран закрыт), другой сосуд пустой (р=0). При открывании крана газ частично переходит из первого сосуда во второй и давления уравниваются. Температура воды в ванне при этом остается неизменной. Следовательно, теплота расширения газа равна нулю. Так как объем системы

§ 12. Применение первого закона термодинамики к идеальным газам 53

нз двух сосудов оставался постоянным, то и работа равна нулю (изохорный процесс). Следовательно, по первому закону термодинамики V%—f/1=0, т. е. внутренняя энергия газа не изменяется при изменении его объема. Таким образом, внутренняя энергия газа при небольших давлениях не зависит от объема.

Позднейшие, более точные опыты Джоуля и Томсона показали, что при изменении объема реальных газов всегда наблюдаются отклонения от закона Гей-Люссака—Джоуля, который тем точнее выполняется, чем ближе состояние газа к идеальному.

Из закона'; Гей-Люссака—Джоуля следует, что для идеальных газов:

m =о

dv

т. е. внутреннее давление в идеальных газах равно нулю и калорический коэффрицент / 1см. уравнение (I, 18)] численно равен внешнему давлению

1 = 9 (1,43)

Подставив это значение I в уравнение (I, 17), получим при постоянной температуре:

Щ = ldv = pdv = ЬА

т. е. работа изотермического расширения идеального газа равна поглощенной теплоте.

Используя уравнения (I, 43) и (I, 22), получаем для идеального газа:

h = —v (1,44)

Разность теплоемкостей идеальных газов можно найти из уравнения (I, 23). Определив из уравнения (1, 42) производную

dV\ Rffp-j —— (для одного моля газа) и подставив это значение, а также значение / из уравнения (I, 43) в уравнение (I, 23), получим:

СР-С« = 1{Ж)Р = Р-Т = К (J'45*

Рассмотрим адиабатные процессы (SQ=0) в идеальных газах. Из уравнений (I, 17) и (I, 43) получаем:

pdV + C0dT = 0 (1,46)

Подставим р из уравнения (I, 42) и разделим переменные:

^?dV + ^dT = 0

Полагая Cv независимым от Г и интегрируя, получаем:

R\nV + Cv\nT = const

Заменяем R = Cp—Cv [согласно уравнению (I, 45)], делим на Cv и потенцируем:

где f = Cp/Cv и К—постоянная.

Подстановка приводит к известному уравнению адиабаты;

рУ? = KR = K (I, 48)

Исключив V из уравнений (I, 47) и (I, 48), получим третью возможную форму уравнения адиабаты:

р*-тГт = к> (1) 49)

Уравнение работы адиабатического расширения идеального газа было получено ранее [см. уравнение (I, 28)]. Подставляя в

это уравнение Т=~- и используя уравнение (I, 45), получаем:

А = 4г (Piyi - РЛ> = сХ-^ = PlV'Zf* (I- 50)

Работа этого процесса совершается за счет внутренней энергии газа.

Уравнения (I, 47), (I, 48) и (I, 49), так же как и уравнения (I, 43) и (I, 46), являются термодинамическими уравнениями, так как они вытекают из первого закона термодинамики. Одновременно они являются следствием уравнения состояния идеального газа и поэтому приложимы лишь к идеальным газам и не являются общими термодинамическими уравнениями, справедливыми для любых систем.

В дальнейшем мы рассмотрим большое число термодинамических уравнений, вытекающих из законов термодинамики и из того или иного уравнения состояния. Следует отличать эти ограниченно приложимые уравнения от общих термодинамических уравнений, не связанных с уравнением состояния.

Рассмотренные ранее отдельные типы процессов (изохорный, изобарный, изотермический и адибатный) являются частными предельными случаями реальных процессов. Соответствующие им теплоемкости также являются частными в

страница 22
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229

Скачать книгу "Курс физической химии. Том I" (6.03Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
хлебница пластиковая
Фирма Ренессанс лестницы недорогие в дом - цена ниже, качество выше!
наклейка на авто «логотип anaheim ducks
участок успенские поляны

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(20.01.2017)