Birle?ik Devlet S?nav? kodlay?c?s?n?n konular?: izoprosesler - izotermal, izokorik, izobarik s?re?ler.

Bu yaz? boyunca a?a??daki varsay?ma sad?k kalaca??z: gaz?n k?tlesi ve kimyasal bile?imi de?i?meden kal?r. Ba?ka bir deyi?le ?una inan?yoruz:

Yani, kaptan gaz ka?a?? yoktur veya tersine, kaba gaz giri?i yoktur;

Yani, gaz par?ac?klar? herhangi bir de?i?iklik ya?amaz (?rne?in, ayr??ma yoktur - molek?llerin atomlara par?alanmas?).

Bu iki ko?ul, fiziksel olarak ilgin? bir?ok durumda (?rne?in, ?s? motorlar?n?n basit modellerinde) kar??lan?r ve bu nedenle ayr? ayr? ele al?nmay? hak eder.

Bir gaz?n k?tlesi ve molar k?tlesi sabitse, gaz?n durumu belirlenir ?? makroskobik parametreler: bas?n?, hacim Ve s?cakl?k. Bu parametreler birbirleriyle durum denklemi (Mendeleev-Clapeyron denklemi) ile ili?kilidir.

Termodinamik s?re?(veya sadece i?lem) zamanla bir gaz?n durumundaki de?i?ikliktir. Termodinamik i?lem s?ras?nda makroskobik parametrelerin (bas?n?, hacim ve s?cakl?k) de?erleri de?i?ir.

?zellikle ilgi ?ekici olanlar izoprosesler- makroskopik parametrelerden birinin de?erinin de?i?meden kald??? termodinamik s?re?ler. ?? parametrenin her birini s?rayla sabitleyerek ?? t?r izoproses elde ederiz.

1. ?zotermal s?re? sabit bir gaz s?cakl???nda ?al???r: .
2. ?zobarik s?re? sabit gaz bas?nc?nda ?al???r: .
3. ?zokorik s?re? sabit bir gaz hacminde meydana gelir: .

?zoprosesler Boyle - Mariotte, Gay-Lussac ve Charles'?n ?ok basit yasalar?yla tan?mlan?r. Onlar? incelemeye devam edelim.

?zotermal s?re?

?deal bir gaz?n s?cakl?kta izotermal bir i?lem ge?irmesine izin verin. ??lem s?ras?nda sadece gaz?n bas?nc? ve hacmi de?i?ir.

Gaz?n iki keyfi durumunu ele alal?m: bunlardan birinde makroskopik parametrelerin de?erleri e?ittir ve ikincisinde - . Bu de?erler Mendeleev-Clapeyron denklemi ile ili?kilidir:

Ba??ndan beri s?yledi?imiz gibi k?tle ve molar k?tlenin sabit oldu?u varsay?lmaktad?r.

Bu nedenle yaz?l? denklemlerin sa? taraflar? e?ittir. Bu nedenle sol taraflar da e?ittir:

(1)

Gaz?n iki durumu keyfi olarak se?ildi?inden ?u sonuca varabiliriz: ?zotermal bir i?lem s?ras?nda gaz bas?nc?n?n ve hacminin ?arp?m? sabit kal?r:

(2)

Bu a??klamaya denir Boyle-Mariotte yasas?.

Boyle-Mariotte yasas?n? formda yazd?ktan sonra

(3)

Bu form?lasyonu da verebilirsiniz: izotermal bir s?re?te gaz bas?nc? hacmiyle ters orant?l?d?r. ?rne?in, bir gaz?n izotermal genle?mesi s?ras?nda hacmi ?? kat artarsa, gaz bas?nc? ?? kat azal?r.

Bas?n? ve hacim aras?ndaki ters ili?ki fiziksel a??dan nas?l a??klan?r? Sabit bir s?cakl?kta, gaz molek?llerinin ortalama kinetik enerjisi de?i?meden kal?r, yani molek?llerin kab?n duvarlar? ?zerindeki etki kuvveti de?i?mez. Hacim artt?k?a molek?l konsantrasyonu azal?r ve buna ba?l? olarak birim duvar alan? ba??na birim zaman ba??na molek?llerin etki say?s? azal?r - gaz bas?nc? d??er. Aksine hacim azald?k?a molek?llerin konsantrasyonu artar, etkileri daha s?k meydana gelir ve gaz bas?nc? artar.

?zotermal s?re? grafikleri

Genel olarak termodinamik s?re?lerin grafikleri genellikle a?a??daki koordinat sistemlerinde g?sterilir:

-diyagram: apsis ekseni, ordinat ekseni;
-diyagram: apsis ekseni, ordinat ekseni.

?zotermal bir s?recin grafi?ine denir izoterm.

-diyagram?ndaki bir izoterm, ters orant?l? bir ili?kinin grafi?idir.

B?yle bir grafik bir hiperbold?r (cebiri hat?rlay?n - bir fonksiyonun grafi?i). Hiperbol izotermi ?ekil 2'de g?sterilmektedir. 1.

Pirin?. 1. Diyagramdaki izoterm

Her izoterm belirli bir sabit s?cakl?k de?erine kar??l?k gelir. G?r?n??e g?re s?cakl?k ne kadar y?ksek olursa kar??l?k gelen izoterm de o kadar y?ksek olur -diyagram.

Asl?nda ayn? gazla ger?ekle?tirilen iki izotermal i?lemi ele alal?m (?ekil 2). ?lk i?lem s?cakl?kta, ikincisi s?cakl?kta ger?ekle?ir.

Pirin?. 2. S?cakl?k ne kadar y?ksek olursa izoterm de o kadar y?ksek olur

Belirli bir hacim de?erini sabitliyoruz. ?lk izotermde bas?nca kar??l?k gelir, ikincide ise - class="tex" alt="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"> .!}

Kalan iki koordinat sisteminde izoterm ?ok basit g?r?n?yor: eksene dik d?z bir ?izgidir (?ekil 3):

Pirin?. 3. ?zotermler ve -diyagramlar

?zobarik s?re?

?zobarik s?recin sabit bas?n?ta ger?ekle?en bir s?re? oldu?unu bir kez daha hat?rlayal?m. ?zobarik i?lem s?ras?nda yaln?zca gaz?n hacmi ve s?cakl??? de?i?ir.

?zobarik s?recin tipik bir ?rne?i: Gaz, serbest?e hareket edebilen b?y?k bir pistonun alt?na yerle?tirilmi?tir. Pistonun k?tlesi ve pistonun kesiti e?it ise, gaz bas?nc? her zaman sabit ve e?ittir

atmosferik bas?n? nerede.

?deal bir gaz?n bas?n?ta izobarik bir i?lem ge?irmesine izin verin. Gaz?n iki keyfi durumunu tekrar d???n?n; bu sefer makroskobik parametrelerin de?erleri ve'ye e?it olacakt?r.

Durum denklemlerini yazal?m:

Bunlar? birbirine b?lerek ?unu elde ederiz:

Prensip olarak bu yeterli olabilir, ancak biraz daha ileri gidece?iz. Ortaya ??kan ili?kiyi, bir b?l?mde yaln?zca ilk durumun parametreleri ve di?er b?l?mde yaln?zca ikinci durumun parametreleri g?r?necek ?ekilde yeniden yazal?m (ba?ka bir deyi?le, farkl? b?l?mlere "endeksleri yay?yoruz"):

(4)

Ve ?imdi buradan itibaren - eyalet se?iminin keyfili?i nedeniyle! - ald?k Gay-Lussac yasas?:

(5)

Ba?ka bir deyi?le, sabit gaz bas?nc?nda hacmi s?cakl?kla do?ru orant?l?d?r:

(6)

S?cakl?k artt?k?a hacim neden artar? S?cakl?k artt?k?a molek?ller daha sert ?arpmaya ve pistonu kald?rmaya ba?lar. Ayn? zamanda molek?llerin konsantrasyonu d??er, darbeler daha az s?kl?kta olur ve sonu?ta bas?n? ayn? kal?r.

?zobarik s?re? grafikleri

?zobarik bir s?recin grafi?i denir izobar. Diyagramda izobar d?z bir ?izgidir (?ekil 4):

Pirin?. 4. Diyagramdaki izobar

Grafi?in noktal? b?l?m?, yeterince d???k s?cakl?klarda ger?ek bir gaz olmas? durumunda ideal gaz modelinin (ve onunla birlikte Gay-Lussac yasas?n?n) ?al??may? durdurdu?u anlam?na gelir. Asl?nda, s?cakl?k d??t?k?e, gaz par?ac?klar? giderek daha yava? hareket eder ve molek?ller aras? etkile?im kuvvetlerinin hareketleri ?zerinde giderek daha ?nemli bir etkisi olur (benzetme: yava? bir topu yakalamak h?zl? bir topu yakalamaktan daha kolayd?r). ?ok d???k s?cakl?klarda gazlar tamamen s?v?ya d?n???r.

?imdi izobar?n konumunun bas?n? de?i?iklikleriyle nas?l de?i?ti?ini anlayal?m. G?r?n??e g?re bas?n? ne kadar b?y?k olursa izobar o kadar d???k olur -diyagram.
Bunu do?rulamak i?in, bas?n?lar? olan iki izobar? d???n?n ve (?ekil 5):

Pirin?. 5. ?zobar ne kadar d???k olursa bas?n? da o kadar b?y?k olur

Belli bir s?cakl?k de?eri sabitleyelim. Bunu g?r?yoruz. Ancak sabit bir s?cakl?kta bas?n? ne kadar b?y?k olursa hacim o kadar k???k olur (Boyle-Mariotte yasas?!).

Bu nedenle, class="tex" alt = "p_2 > p_1"> .!}

Geri kalan iki koordinat sisteminde izobar eksene dik d?z bir ?izgidir (?ekil 6):

Pirin?. 6. ?zobarlar ve -diyagramlar

?zokorik s?re?

Hat?rlay?n, izokorik bir s?re? sabit bir hacimde ger?ekle?en bir s?re?tir. ?zokorik bir s?re?te yaln?zca gaz bas?nc? ve s?cakl??? de?i?ir.

E?korik bir s?reci hayal etmek ?ok kolayd?r: Sabit hacimli sert bir kapta (veya piston sabitken pistonun alt?ndaki silindirde) ger?ekle?en bir i?lemdir.

?deal bir gaz?n hacimli bir kapta izokorik bir i?lem ge?irmesine izin verin. Yine, ve parametreleriyle iki keyfi gaz durumunu d???n?n. Sahibiz:

Bu denklemleri birbirine b?l?n:

Gay-Lussac yasas?n?n t?retilmesinde oldu?u gibi endeksleri farkl? par?alara ay?rd?k:

(7)

Durum se?iminin keyfili?i nedeniyle ?u sonuca var?yoruz: Charles'?n yasas?:

(8)

Ba?ka bir deyi?le, Sabit bir gaz hacminde bas?nc? s?cakl?kla do?ru orant?l?d?r:

(9)

Sabit hacimli bir gaz?n ?s?t?ld???nda bas?nc?ndaki art??, fiziksel a??dan tamamen a??k bir ?eydir. Bunu kendiniz kolayca a??klayabilirsiniz.

?zokorik bir s?recin grafikleri

?zokorik bir s?recin grafi?ine denir izokor. Diyagramda izokor d?z bir ?izgidir (?ekil 7):

Pirin?. 7. -diyagramdaki izokor

Noktal? b?l?m?n anlam? ayn?d?r: D???k s?cakl?klarda ideal gaz modelinin yetersizli?i.

Pirin?. 8. ?zokor ne kadar d???k olursa hacim o kadar b?y?k olur

Kan?t ?ncekine benzer. S?cakl??? sabitliyoruz ve bunu g?r?yoruz. Ancak sabit bir s?cakl?kta, bas?n? ne kadar d???k olursa hacim de o kadar b?y?k olur (yine Boyle-Mariotte yasas?). Bu nedenle, class="tex" alt = "V_2 > V_1"> .!}

Geriye kalan iki koordinat sisteminde bir izokor, eksene dik olan d?z bir ?izgidir (?ekil 9):

Pirin?. 9. ?zokorlar ve -diyagramlar

Boyle - Mariotte, Gay-Lussac ve Charles yasalar?na da denir. gaz kanunlar?.

Gaz yasalar?n? Mendeleev-Clapeyron denkleminden ??kard?k. Ancak tarihsel olarak her ?ey tam tersiydi: gaz yasalar? deneysel olarak ve ?ok daha ?nce olu?turulmu?tu. Durum denklemi daha sonra bunlar?n genellemesi olarak ortaya ??kt?.

Bas?n?, s?cakl?k, hacim ve gaz?n mol say?s? (gaz?n “k?tlesi”) aras?ndaki ili?ki. Evrensel (molar) gaz sabiti R. Clayperon-Mendeleev denklemi = ideal bir gaz?n durum denklemi.

Yukar?da listelenen gazlar?n ?o?u i?in ge?erli olan, gaz?n bile?iminin de?i?medi?i (gaz?n ayr??mad???) varsay?m?yla gaz?n hacimsel ve k?tlesel ak?? h?zlar?yla ilgili birka? problemi ??zelim.

Bu g?rev esas olarak gaz hacminin do?rudan ?l??ld??? uygulamalar ve cihazlar i?in ge?erlidir, ancak yaln?zca bunlarla s?n?rl? de?ildir.

V1 Ve V2 s?cakl?klarda s?ras?yla, T1 Ve T2 ve izin ver T1< T2. O zaman ?unu biliyoruz:

Do?al olarak, V1< V2

• S?cakl?k ne kadar d???k olursa, hacimsel gaz sayac?n?n g?stergeleri o kadar anlaml? olur.
• “s?cak” gaz tedarik etmek karl?
• “so?uk” gaz sat?n almak karl?

Bununla nas?l ba?a ??k?l?r? En az?ndan basit bir s?cakl?k kompanzasyonu gereklidir, yani sayma cihaz?na ek bir s?cakl?k sens?r?nden gelen bilgiler sa?lanmal?d?r.

Bu g?rev esas olarak gaz h?z?n?n do?rudan ?l??ld??? uygulamalar ve cihazlar i?in ge?erlidir, ancak yaln?zca bunlarla s?n?rl? de?ildir.

Teslimat noktas?ndaki counter()'?n hacimsel birikmi? maliyetleri vermesine izin verin V1 Ve V2, s?ras?yla bas?n?larda, P1 Ve P2 ve izin ver P1< P2. O zaman ?unu biliyoruz:

Do?al olarak, V1>V2 Belirli ko?ullar alt?nda ayn? miktarda gaz i?in. Bu durum i?in birka? pratik sonu? ??karmaya ?al??al?m:

• Bas?n? ne kadar y?ksek olursa, gaz hacmi ?l?erin g?stergeleri de o kadar anlaml? olur.
• D???k bas?n?l? gaz tedariki karl?d?r
• y?ksek bas?n?l? gaz sat?n almak karl?

Bununla nas?l ba?a ??k?l?r? En az?ndan basit bir bas?n? dengelemesi gereklidir, yani sayma cihaz?na ek bir bas?n? sens?r?nden gelen bilgiler sa?lanmal?d?r.

Sonu? olarak, teorik olarak her gaz sayac?n?n hem s?cakl?k kompanzasyonuna hem de bas?n? kompanzasyonuna sahip olmas? gerekti?ini belirtmek isterim. Pratik olarak......

?deal gaz kanunu.

Deneysel:

Gaz?n ana parametreleri s?cakl?k, bas?n? ve hacimdir. Gaz?n hacmi ?nemli ?l??de gaz?n bas?nc?na ve s?cakl???na ba?l?d?r. Bu nedenle gaz?n hacmi, bas?nc? ve s?cakl??? aras?ndaki ili?kiyi bulmak gerekir. Bu orana denir durum denklemi.

Belirli bir gaz miktar? i?in a?a??daki ili?kinin iyi bir yakla??ma sahip oldu?u deneysel olarak ke?fedilmi?tir: sabit s?cakl?kta gaz?n hacmi, kendisine uygulanan bas?n?la ters orant?l?d?r (?ekil 1):

V~1/P , T=sabit'te.

?rne?in bir gaza etki eden bas?n? iki kat?na ??karsa hacmi orijinal hacminin yar?s?na iner. Bu ili?ki ?u ?ekilde bilinir: Boyle yasas? (1627-1691)-Mariotte (1620-1684), ?u ?ekilde yaz?labilir:

Bu, miktarlardan biri de?i?ti?inde di?erinin de de?i?ece?i ve ?arp?mlar?n?n sabit kalaca?? anlam?na gelir.

Hacmin s?cakl??a ba??ml?l??? (?ekil 2) J. Gay-Lussac taraf?ndan ke?fedilmi?tir. Bunu ke?fetti sabit bas?n?ta, belirli bir miktardaki gaz?n hacmi s?cakl?kla do?ru orant?l?d?r:

V~T, Р =sabit'te.

Bu ba??ml?l???n grafi?i koordinatlar?n k?keninden ge?er ve buna g?re 0K'da hacmi s?f?ra e?it olacakt?r ki bunun a??k?a fiziksel bir anlam? yoktur. Bu durum ula??labilecek minimum s?cakl???n -273 0 C oldu?u ?nerisine yol a?m??t?r.

???nc? gaz kanunu olarak bilinen Charles'?n yasas? Jacques Charles'?n (1746-1823) ad?n? alm??t?r. Bu yasa ?unlar? belirtmektedir: sabit hacimde gaz bas?nc? mutlak s?cakl?kla do?ru orant?l?d?r (?ekil 3):

P ~T, V=sabit'te.

Bu yasan?n iyi bilinen bir ?rne?i, yang?nda patlayan bir aerosol kutusudur. Bu, sabit bir hacimde s?cakl?ktaki keskin bir art?? nedeniyle olu?ur.

Bu ?? yasa deneyseldir ve ger?ek gazlarda ancak bas?n? ve yo?unluk ?ok y?ksek olmad??? ve s?cakl?k, gaz?n yo?unla?ma s?cakl???na ?ok yak?n olmad??? s?rece iyi bir ?ekilde yerine getirilir, dolay?s?yla "yasa" kelimesi bunlara pek uygun de?ildir. Gazlar?n ?zellikleri, ancak genel olarak kabul g?rm??t?r.

Boyle-Mariotte, Charles ve Gay-Lussac'?n gaz yasalar?, hacim, bas?n? ve s?cakl?k aras?nda belirli bir gaz miktar? i?in ge?erli olan daha genel bir ili?ki halinde birle?tirilebilir:

Bu, P, V veya T niceliklerinden biri de?i?ti?inde di?er iki niceli?in de de?i?ece?ini g?sterir. Bu ifade, bir de?er sabit al?nd???nda bu ?? yasaya d?n???r.

?imdi, ?u ana kadar sabit oldu?unu d???nd???m?z bir miktar? daha hesaba katmal?y?z: bu gaz?n miktar?. A?a??dakiler deneysel olarak do?rulanm??t?r: sabit s?cakl?k ve bas?n?ta bir gaz?n kapal? hacmi, bu gaz?n k?tlesiyle do?ru orant?l? olarak artar:

Bu ba??ml?l?k, gaz?n t?m ana miktarlar?n? birbirine ba?lar. Bu orant?l?l??a orant? fakt?r?n? katarsak e?itlik elde ederiz. Ancak deneyler, bu katsay?n?n farkl? gazlarda farkl? oldu?unu g?stermektedir, bu nedenle m k?tlesi yerine n maddesi miktar? (mol say?s?) eklenir.

Sonu? olarak ?unu elde ederiz:

Burada n mol say?s?d?r ve R orant? katsay?s?d?r. R miktar?na denir evrensel gaz sabiti. Bug?ne kadar bu de?erin en do?ru de?eri:

R=8,31441 ± 0,00026 J/mol

E?itlik (1) denir ?deal bir gaz?n durum denklemi veya ideal gaz yasas?.

Avogadro say?s?; molek?ler d?zeyde ideal gaz yasas?:

R sabitinin t?m gazlar i?in ayn? de?erde olmas? do?an?n sadeli?inin muhte?em bir yans?mas?d?r. Bu, biraz farkl? bir bi?imde de olsa ilk kez ?talyan Amedeo Avogadro (1776-1856) taraf?ndan ger?ekle?tirildi. Bunu deneysel olarak tespit etti Ayn? bas?n? ve s?cakl?ktaki e?it hacimdeki gazlar ayn? say?da molek?l i?erir. Birincisi: Denklem (1)'den, farkl? gazlar?n e?it say?da mol i?ermesi, ayn? bas?n? ve s?cakl?klara sahip olmas? durumunda, R'nin sabit olmas? ko?uluyla e?it hacimleri kaplad?klar? a??kt?r. ?kincisi: Bir moldeki molek?l say?s? t?m gazlar i?in ayn?d?r, bu da do?rudan mol tan?m?ndan kaynaklan?r. Dolay?s?yla R de?erinin t?m gazlar i?in sabit oldu?unu s?yleyebiliriz.

Bir moldeki molek?l say?s?na denir Avogadro say?s?Yok. Art?k Avogadro say?s?n?n ?una e?it oldu?u tespit edildi:

N A =(6,022045 ± 0,000031) 10 -23 mol -1

Gaz molek?llerinin toplam say?s? N, bir moldeki molek?l say?s? ile mol say?s? ?arp?m?na e?it oldu?undan (N = nNA), ideal gaz kanunu ?u ?ekilde yeniden yaz?labilir:

k'nin ?a?r?ld??? yer Boltzmann sabiti ve ayn? de?ere sahiptir:

k= R/N A =(1,380662 ± 0,000044) 10 -23 J/K

Kompres?r ekipmanlar? rehberi

Belirli bir gaz k?tlesinin sabit hacmi durumunda gaz bas?nc?n?n s?cakl??a ba??ml?l??? ?zerine ?al??malar ilk olarak 1787'de Jacques Alexandre Cesar Charles (1746 - 1823) taraf?ndan ger?ekle?tirildi. Bu deneyler, gaz? bir c?va manometresine ba?l? b?y?k bir ?i?ede ?s?tmak suretiyle basitle?tirilmi? bir bi?imde tekrarlanabilir. M dar kavisli bir t?p ?eklinde (?ekil 6).

Is?t?ld???nda ?i?enin hacmindeki ?nemsiz art??? ve dar bir manometrik t?pte c?van?n yeri de?i?tirildi?inde hacimdeki ?nemsiz de?i?ikli?i ihmal edelim. Bu nedenle gaz?n hacmi sabit kabul edilebilir. ?i?eyi ?evreleyen kaptaki suyu ?s?tarak gaz?n s?cakl???n? bir termometre kullanarak not edece?iz. T ve kar??l?k gelen bas?n?, manometre taraf?ndan g?sterilir. M. Kab? eriyen buzla doldurun ve bas?nc? ?l??n P 0, 0 °C s?cakl??a kar??l?k gelir.

Bu t?r deneyler a?a??dakileri g?sterdi.

1. Belirli bir k?tlenin bas?n? art??? belirli bir k?s?md?r a Belirli bir gaz k?tlesinin 0 °C s?cakl?kta sahip oldu?u bas?n?. 0 °C'deki bas?n? ?u ?ekilde g?sterilirse: P 0 ise, 1 °C ?s?t?ld???nda gaz bas?nc?ndaki art?? ?u ?ekilde olur: P 0 +ap 0 .

t ile ?s?t?ld???nda bas?n? art??? t kat daha fazla olacakt?r, yani. bas?n? art??? s?cakl?k art???yla orant?l?d?r.

2. B?y?kl?k a, 0 °C'de bas?nc?n ne kadar?n?n artt???n? g?steren, 1 °C ?s?t?ld???nda gaz bas?nc?n?n artt???, t?m gazlar i?in ayn? de?ere (daha do?rusu hemen hemen ayn?), yani 1/273 °C -1'e sahiptir. Boyut a isminde s?cakl?k bas?n? katsay?s?. B?ylece t?m gazlar i?in s?cakl?k bas?n? katsay?s? 1/273 °C -1'e e?it olan ayn? de?ere sahiptir.

Belirli bir gaz k?tlesinin ?s?t?ld???nda bas?nc? 1 °C sabit hacimle artar 1/273 bu gaz k?tlesinin sahip oldu?u bas?nc?n bir k?sm? 0°C ( Charles'?n yasas?).

Bununla birlikte, s?cakl???n bir c?va manometresi ile ?l??lmesiyle elde edilen gaz bas?nc?n?n s?cakl?k katsay?s?n?n farkl? s?cakl?klar i?in tam olarak ayn? olmad??? ak?lda tutulmal?d?r: Charles yasas? ?ok y?ksek bir do?ruluk derecesine sahip olmas?na ra?men yaln?zca yakla??k olarak kar??lan?r.

Charles yasas?n? ifade eden form?l. Charles yasas?, bir gaz?n s?cakl?ktaki bas?nc? biliniyorsa, herhangi bir s?cakl?ktaki bas?nc?n? hesaplaman?za izin verir.
0°C. Belirli bir gaz k?tlesinin 0 °C'de belirli bir hacimdeki bas?nc? ??yle olsun: P 0 ve ayn? gaz?n s?cakl?ktaki bas?nc? T Orada P. S?cakl?k art??? var T bu nedenle bas?n? art??? e?ittir ap 0 T ve istenilen bas?n?

Bu form?l, gaz?n 0 °C'nin alt?na so?utulmas? durumunda da kullan?labilir; ayn? zamanda T negatif de?erlere sahip olacakt?r. ?ok d???k s?cakl?klarda, gaz s?v?la?ma durumuna yakla?t???nda ve y?ksek d?zeyde s?k??t?r?lm?? gazlarda Charles yasas? uygulanamaz ve form?l (2) ge?erlili?ini kaybeder.

Molek?ler teori a??s?ndan Charles yasas?. Bir gaz?n s?cakl??? de?i?ti?inde, ?rne?in gaz?n s?cakl??? y?kseldi?inde ve bas?nc? artt???nda molek?llerin mikrokozmosta ne olur? Molek?ler teori a??s?ndan bak?ld???nda, belirli bir gaz?n bas?nc?ndaki art???n iki olas? nedeni vard?r: birincisi, birim alan ba??na birim zamandaki molek?llerin ?arpma say?s? artabilir ve ikincisi, bir gaz?n bas?nc?n?n artmas?n?n iki olas? nedeni vard?r; molek?l?n duvara ?arpmas? artabilir. Her iki neden de molek?llerin h?z?nda bir art?? gerektirir (belirli bir gaz k?tlesinin hacminin de?i?meden kald???n? unutmay?n). Buradan, gaz s?cakl???ndaki (makrokozmosta) bir art???n, molek?llerin (mikrokozmosta) rastgele hareketinin ortalama h?z?nda bir art?? oldu?u ortaya ??k?yor.

Baz? akkor elektrik lambalar? t?rleri nitrojen ve argon kar???m?yla doldurulur. Lamba ?al??t???nda i?indeki gaz yakla??k 100 °C'ye kadar ?s?n?r. Lamba ?al???rken i?indeki gaz bas?nc?n?n atmosfer bas?nc?n? a?mamas? isteniyorsa, gaz kar???m?n?n 20 °C'deki bas?nc? ne olmal?d?r? (cevap: 0,78 kgf/cm2)

Manometrelerin ?zerine gaz art???n?n tehlikeli oldu?u s?n?r? g?steren k?rm?z? bir ?izgi yerle?tirilmi?tir. 0 °C s?cakl?kta manometre, d?? hava bas?nc? ?zerindeki fazla gaz bas?nc?n?n 120 kgf/cm2 oldu?unu g?sterir. K?rm?z? ?izgi 135 kgf/cm2 ise, s?cakl?k 50 °C'ye ??kt???nda k?rm?z? ?izgiye ula??lacak m?? D?? hava bas?nc?n? 1 kgf/cm2'ye e?it al?n (cevap: manometrenin ibresi k?rm?z? ?izginin ?tesine ge?iyor)

girii?

?deal bir gaz?n durumu tamamen ?l??lebilir b?y?kl?klerle tan?mlan?r: bas?n?, s?cakl?k, hacim. Bu ?? b?y?kl?k aras?ndaki ili?ki temel gaz yasas?yla belirlenir:

??in amac?

Boyle-Mariotte yasas?n? kontrol ediyorum.

??z?lmesi gereken sorunlar

Gaz s?cakl???n?n sabit oldu?u dikkate al?narak, hacim de?i?ti?inde ??r?ngadaki hava bas?nc?n?n ?l??lmesi.

Deneysel kurulum

Cihazlar ve aksesuarlar

Bas?n? g?stergesi

Manuel vakum pompas?

Bu deneyde Boyle-Mariotte yasas?, ?ekil 1'de g?sterilen d?zen kullan?larak do?rulan?r. ??r?ngadaki havan?n hacmi ?u ?ekilde belirlenir:

burada p 0 atmosferik bas?n?, а?p – bir manometre kullan?larak ?l??len bas?n?.

?? emri

??r?nga pistonunu 50 ml i?aretine ayarlay?n.

El vakum pompas?n?n ba?lant? hortumunun serbest ucunu ??r?ngan?n ??k???na s?k?ca bast?r?n.

Pistonu uzat?rken hacmi 5 ml'lik art??larla art?r?n ve manometre okumalar?n? siyah skalaya kaydedin.

Pistonun alt?ndaki bas?nc? belirlemek i?in, paskal cinsinden ifade edilen monometre okumalar?n? atmosferik bas?n?tan ??karmak gerekir. Atmosfer bas?nc? yakla??k 1 bar olup, 100.000 Pa'ya kar??l?k gelir.

?l??m sonu?lar?n? i?lemek i?in ba?lant? hortumunda hava varl??? dikkate al?nmal?d?r. Bunu yapmak i?in, duvar kal?nl???n?n 1,5 mm oldu?unu dikkate alarak hortumun uzunlu?unu bir mezura ile ve hortumun ?ap?n? bir kumpasla ?l?erek ba?lant? hortumunun hacmini ?l??n ve hesaplay?n.

?l??len hava hacminin bas?nca kar?? grafi?ini ?izin.

Boyle-Mariotte yasas?n? kullanarak sabit s?cakl?kta hacmin bas?nca ba??ml?l???n? hesaplay?n ve bir grafik ?izin.

Teorik ve deneysel ba??ml?l?klar? kar??la?t?r?n.

2133. Sabit hacimde gaz bas?nc?n?n s?cakl??a ba??ml?l??? (Charles yasas?)

girii?

Belirli bir gaz k?tlesinin hacminin sabit kalmas? ko?uluyla, gaz bas?nc?n?n s?cakl??a ba?l? oldu?unu d???nelim. Bu ?al??malar ilk kez 1787 y?l?nda Jacques Alexandre Cesar Charles (1746-1823) taraf?ndan ger?ekle?tirilmi?tir. Gaz, dar kavisli bir t?p ?eklinde bir c?va manometresine ba?l? b?y?k bir ?i?ede ?s?t?ld?. Is?t?ld???nda ?i?enin hacmindeki ?nemsiz art?? ve c?va dar bir manometrik t?p i?inde yer de?i?tirdi?inde hacimdeki ?nemsiz de?i?iklik ihmal edilir. Bu nedenle gaz?n hacmi sabit kabul edilebilir. ?i?eyi ?evreleyen bir kapta su ?s?t?larak gaz?n s?cakl??? bir termometre kullan?larak ?l??ld?. T ve kar??l?k gelen bas?n? R- manometreye g?re. Kab? eriyen buzla doldurarak bas?n? belirlendi R O ve kar??l?k gelen s?cakl?k T O. 0 ? C'de bas?nc?n oldu?u bulundu. R O , daha sonra 1 ? C ?s?t?ld???nda bas?n? art??? ?u ?ekilde olacakt?r: ? R O.

? miktar? t?m gazlar i?in ayn? de?ere (daha kesin olarak hemen hemen ayn?) sahiptir, yani 1/273 ? C -1. ? miktar?na s?cakl?k bas?nc? katsay?s? denir. P Charles yasas?, 0 ? C s?cakl?ktaki bas?nc? biliniyorsa, herhangi bir s?cakl?kta bir gaz?n bas?nc?n? hesaplaman?za izin verir. Belirli bir hacimde 0 ? C'deki belirli bir gaz k?tlesinin bas?nc? bilinsin. O T?P ve ayn? gaz?n s?cakl?ktaki bas?nc? T. S?cakl?k de?i?ir ? R O T ve bas?n? ?u ?ekilde de?i?ir: R, daha sonra bas?n?

e?ittir:

Bas?nc?n s?cakl?k katsay?s? ? de?erini, bas?nc?n s?cakl??a ba?l?l??? form?l?ne koyal?m:

De?er ( 273+ T) birimi Celsius ?l?e?iyle ayn? olan yeni bir s?cakl?k ?l?e?inde ?l??len s?cakl?k de?eri olarak d???n?lebilir ve s?f?r, Celsius'un s?f?r? olarak al?nan noktan?n 273 ? alt?nda bulunan bir nokta olarak al?n?r. ?l?ek, yani buzun erime noktas?. Bu yeni ?l?e?in s?f?r?na mutlak s?f?r denir. Bu yeni ?l?e?e termodinamik s?cakl?k ?l?e?i ad? verilmektedir. T? T+273 ? .

O halde sabit hacimde Charles yasas? ge?erlidir:

??in amac?

Charles Yasas?n? Test Etmek

??z?lmesi gereken sorunlar

Sabit hacimde gaz bas?nc?n?n s?cakl??a ba??ml?l???n?n belirlenmesi

D???k s?cakl?klara do?ru ekstrapolasyon yoluyla mutlak s?cakl?k ?l?e?inin belirlenmesi

G?venlik ?nlemleri

Dikkat: Bu ?al??mada cam kullan?lm??t?r.

Gaz termometresiyle ?al???rken son derece dikkatli olun; cam kap ve ?l??m kab?.

S?cak su ile ?al???rken son derece dikkatli olun.

Deneysel kurulum

Cihazlar ve aksesuarlar

Gaz termometresi

Mobil CASSY Laboratuvar?

Termokupl

Elektrikli ?s?tma plakas?

Cam ?l??m kab?

Cam kap

Manuel vakum pompas?

Bir el pompas? kullanarak oda s?cakl???nda hava pompalarken, hava s?tunu p0+?р ?zerinde bas?n? olu?turulur; R 0 – d?? bas?n?. Bir damla c?va da hava s?tununa bask? uygular:

Bu deneyde bu yasa bir gaz termometresi kullan?larak do?rulanm??t?r. Termometre yakla??k 90°C s?cakl?ktaki suya yerle?tirilir ve bu sistem kademeli olarak so?utulur. Bir el vakum pompas? kullanarak gaz termometresinden havan?n d??ar? pompalanmas?yla, so?utma s?ras?nda sabit bir hava hacmi korunur.

?? emri

Gaz termometresinin kapa??n? a??n, el tipi vakum pompas?n? termometreye ba?lay?n.

Termometreyi ?ekil 2'de solda g?sterildi?i gibi dikkatlice d?nd?r?n. 2 ve bir pompa kullanarak havay? d??ar? pompalay?n, b?ylece bir damla c?va a) noktas?na ula?acakt?r (bkz. ?ekil 2).

a) noktas?nda bir damla c?va topland?ktan sonra, termometreyi deli?i yukar? bakacak ?ekilde ?evirin ve c?van?n birka? damlac??a ayr?lmamas? i?in pompadaki b) kolundan (bkz. ?ekil 2) bas?n?l? havay? dikkatlice bo?alt?n.

Suyu bir cam kapta ocak ?zerinde 90°C'ye ?s?t?n.

Bir cam kaba s?cak su d?k?n.

Kab?n i?ine bir tripod ?zerine sabitleyerek bir gaz termometresi yerle?tirin.

Termokupl suya yerle?tirin, sistem yava? yava? so?ur. Elde ta??nan bir vakum pompas? kullanarak gaz termometresinden hava pompalayarak, so?utma i?lemi boyunca sabit bir hava s?tunu hacmi sa?lars?n?z.

Manometre okumas?n? kaydedin ? R ve s?cakl?k T.

Toplam gaz bas?nc?n?n ba??ml?l???n? ?izin P 0 +?P+P Hg o C cinsinden s?cakl?ktan.

Grafi?e x eksenini kesinceye kadar devam edin.

Kesi?me s?cakl???n? belirleyin ve elde edilen sonu?lar? a??klay?n.

E?im a??s?n?n tanjant?n? kullanarak s?cakl?k bas?n? katsay?s?n? belirleyin.