A belső energia az ideális gáz - jegyzet
Szobák ellenőrzése működik a témában
Egy fontos mennyiség a termodinamika a belső energia a szervezetben. Bármely más szerv, mint mechanikai energiát lehet egy állomány belső energia, amely kapcsolatban van a mechanikai mozgás a alkotó atomok vagy molekulák a test, valamint azok kölcsönhatása. Egy ideális gáz, a belső energia a kinetikus energia a molekuláris mozgását az atomok vagy molekulák a gáz. Az átlagos kinetikus energiája transzlációs mozgás a molekulák a következő egyenlet szerint (10.10) csak attól függ, a hőmérséklet, és egyenlő a E = 3kT / 2. a molekulák sebessége kapcsolatos összetevői a tengelyek mentén x. y és z aránya. Megszoroztuk ezt az egyenletet m / 2. Kapjuk. Az utolsó egyenlőség azt jelenti, hogy a kinetikus energia a transzlációs mozgás a molekulák áll három független komponenst társított koordinátatengelyek. Ezért mondják, hogy a molekula három fok a mozgás szabadságát.
Száma szabadsági fok a mechanikai rendszer a független változók száma, amellyel a helyzetben lehet meghatározni a rendszer által. Egy egyatomos gáz, például hélium, minden egyes atom egyedileg határozzuk meg három koordinátával. Ezért a száma szabadsági fokok i = 3. Energia forgómozgását egyatomos molekulák alig kell egyatomos gázok, mert koncentrálódik a tömege a sejtmagban. A kaotikus mozgás a atomok átlagos értéke az energia tulajdonítható egyes fokú szabad mozgás, azonosak, és egyenlő egy harmadik részben transzlációs mozgás energia, azaz egyenlő kT / 2. Teljes átlagos transzlációs energiát egy molekula lehet reprezentálni epost = i kT / 2.
Ha gáz molekula áll három vagy több atomot, molekulák véletlenszerű ütközések energiája transzlációs mozgás a molekulák mozog az energia a forgómozgás a molekulák, és fordítva. Ennek eredményeképpen kiderül, hogy az átlagos energia a transzlációs és rotációs mozgása poliatomos molekulák azonos. Forgatás egy többatomos molekula előfordulhat a három független tengely és leírható három szögmérések. Ezért a forgómozgást is három fok a mozgás szabadságát. A teljes fokok száma mozgásszabadságát poliatomos gázmolekulák i = Idc + IVR = 3 + 3 = 6. Továbbá, a teljes mozgási energia egy többatomos molekula lehet írva, mint
e = i kt / 2. (10.1)
Az eredmény Maxwell összefoglalt elvben egyenlő energiaelosztás: egy olyan rendszerben, amely egy nagy számú részecske, a mechanikai energia egyenletesen oszlik között fokozatot a szabad mozgás.
Kísérlet igazolja ezt az elvet. Például, a kétatomos molekula átlagos energiája csak forgómozgást képest két forgástengely y és z (ris.10.1), és ezért két szabadságfokú a forgómozgás. A teljes száma szabadsági fok a mozgás egy kétatomos molekula i = Idc + IVR = 3 + 2 = 5.
A kilomole ideális gáz tartalmazó NA molekulák száma, a belső energia összhangban expressziós (10.1) határozza meg az arány Um = NA i kT / 2 vagy
Um = i RT / 2 (10.2)
ahol R - egyetemes gázállandó. Egyenlet (10.2) azt mutatja, hogy a belső energia kilomole függvénye csak a gáz hőmérsékletét. Egy tetszőleges gáztömeg m kapjunk U = I (m / m) RT / 2. ahol m - mol gáz.
A valós gázmolekulák közötti vonzóerő, amely elvégzi a munkát a terjeszkedés gáz. Ezért, a belső energia függ nemcsak a hőmérséklet, hanem a hangerő. A valós gáz belső energia függvénye lesz csak a hőmérséklete és térfogata: U = f (T, V). Ha a tényleges gáz visszatér egy korábbi állapotba, belső energia lesz a korábbi értéket.
Ne ellenőrizze a letöltött munkát tanár!
Ez az előadás jegyzetek segítségével létrehozni kiságy és felkészülés a vizsgákra.