ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные положения кинетической теории идеальных газов. Абсолютная шкала температуры из "Физическая и коллоидная химия" Если Т = О, то и = О, т. е. при температуре абсолютного нуля поступательное движение молекул любого вещества прекращается, При этом выступают такие эффекты, как сверхтекучесть (т. е. потеря вязкости) и распространение незатухающих тепловых волн (называемых вторым звуком) у жидкого гелия (при температурах от 2,18 до 0° К) и сверхпроводимость у ряда других веществ (при температурах от 0,3 до 30° К). [c.12] Молекулы газа при своем движении сталкиваются между собой и со стенками сосуда, заключающего газ. Эти столкновения происходят по законам ударов абсолютно упругих шаров. Однако отдельные столкновения могут быть упругими и неупругими. Неупругим столкновением называется такое, при котором сумма кинетических энергий поступательного движения молекул до столкновения не равна сумме кинетических энергий поступательного движения после столкновения, т. е. [c.12] Если бы преобладали удары первого рода над ударами второго рода, то газ самопроизвольно охлаждался бы. При обратном соотношении наблюдалось бы самопроизвольное нагревание газа. Так как в действительности не наблюдается ни того, ни другого, то неупругие удары первого рода компенсируются неупругими ударами второго рода. Поэтому в кинетической теории идеальных газов учитываются только упругие удары. Этим и оправдываются первое и третье положения этой теории. [c.13] Давлением называется сила Р, действующая на единицу поверхности, т. е. [c.13] Из уравнения (1,4) следует, что давление газа можно рассматривать как сумму импульсов, сообщаемых молекулами газа единице поверхности за единицу времени. [c.13] В этой форме закон Бойля — Мариотта применяется для различных расчетов. [c.16] Равенства (1,10) и (1,11) выражают закон Шарля — Гей-Люссака, согласно которому для данной массы идеального газа давление при постоянном объеме и объем при постоянном давлении прямо пропорциональны абсолютной температуре. [c.16] Отсюда следует, что для данной массы идеального газа плотность и концентрация при постоянном давлении обратно пропорциональны абсолютной температуре. [c.17] Так как 1 кг различных газов при одинаковых условиях занимает различный Ьбъем, то постоянная Клапейрона г для различных газов имеет разное численное значение. [c.18] Правая часть последнего выражения для данной массы газа (при п = onst) есть величина постоянная, т. е. [c.18] Из выражения (1,27) видно, что плотность газа прямо пропорциональна давлению и обратно пропорциональна абсолютной температуре. [c.19] Равенства (1,22)—(1,28) представляют различные формы уравнения Менделеева — Клапейрона. Для применения этих уравнений необходимо знать численные значения универсальной газовой постоянной R. [c.20] Р = —-= 0,082 атм град кмоль . [c.21] Так как при расширении газа множитель уменьшается, то для поддержания заданного значения давления необходимо увеличение множителя во столько же раз. Кинетическая же энергия поступательного движения молекул газа будет увеличиваться только в том случае, если температура газа повышается. Следовательно, при изобарическом расширении газа подводимая к нему теплота расходуется не только на пбполнение той Части кинетической энергии поступательного движения молекул, которая расходуется на работу расширения газа, но и на увеличение кинетической энергии молекул во столько раз, во сколько раз уменьшается число молекул в единице объема. Таким образом, при изобарическом расширении газа только часть теплоты, подводимой к газу, преобразуется в работу. [c.22] Возьмем один киломоль кислорода при 1923° К. Представим себе, что все молекулы кислорода, содержащиеся в одном киломоле, пронумерованы. Закон Максвелла утверждает, что до тех пор, пока газ находится в равновесии и при постоянной температуре, число молекул, имеющих скорости в данном интервале значений, например от 300 до 400 м сек , есть величина постоянная. Расчет показывает, что из взятого числа молекул кислорода (6,024 10 ) при температуре 1923° К будет иметь скорости в интервале от. 300 до 400 м сек 1,47 10 молекул, или 2,4%. Это число для данного интервала скоростей при данной температуре остается постоянным. Но так как скорость каждой молекулы все время изменяется, то номера молекул, попадающих в этот интервал скоростей, изменяются. Число молекул, имеющих скорости в другом интервале значений, иное. [c.24] Таким образом, закон Максвелла утверждает, что сколько молекул газа за данный промежуток времени входит в данный интервал скоростей, столько их выходит из этого интервала скоростей за тот же промежуток времени, если температура газа остается постоянной и газ находится в состоянии равновесия. На рис. 3 в соответствии с законом Максвелла проведены две кривые распределения молекул кислорода по скоростям при двух температурах. Из рис. 3 вытекает, что число молекул, обладающих очень большими и очень малыми скоростями, мало по сравнению со всем числом молекул газа. Подавляющее число молекул газа имеют скорости, близкие к средней скорости. Поэтому в приближенных расчетах обычно считают, что все молекулы обладают одной и той же скоростью. При повышении температуры кривые распределения молекул газа по скоростям становятся более пологими. Это означает, что при повышении температуры распределение молекул газа по скоростям становится более равномерным. [c.24] Величина вязкости, отвечающая таким условиям в Международной системе единиц, принимается за единицу динамической вязкости. Если — 1 — м сек , / = 1 л, 5 = 1 л , то, согласно выражению (1,37), г = Р, т. е. коэффициент вязкости численно равен силе, которая в слое газа (или жидкости) толщиной 1 м и площадью 1 должна двигать один слой относительно другого со скоростью 1 м сек . Вязкость многих газов с большой точностью была определена по методу вращающегося цилиндра русским ученым А. К. Тимирязевым в 1911 г. [c.27] Давление, которое создает отдельный газ, входящий в смесь, называется парциальным давлением. Чтобы определить, например, парциальное давление кислорода в воздухе при данной температуре, нужно из взятого объема воздуха при постоянной температуре и постоянном объеме удалить все газы, входящие в состав воздуха, кроме кислорода, после чего измерить давление оставшегося кислорода во взятом объеме. Это давление и будет равно тому давлению, которое оказывал кислород во взятом воздухе, т. е. парциальному давлению кислорода. Таким образом, давление, которое имел бы данный газ, занимая один объем, равный объему смеси при той же температуре, называется парциальным давлением этого газа в газовой смеси. [c.27] Вернуться к основной статье