Кинетическая теория газов, уравнение состояния

Кинетическая теория газов определяет состояние газа следую-ш,им уравнением [c.110]

Проблема обоснования кинетической теории привлекла в середине нашего века внимание большого числа исследователей. Существенный вклад в решение проблемы обоснования кинетической теории газов был сделан Боголюбовым, развившим весьма общий метод построения кинетических уравнений для газон. Основу такого метода составляло положение о том, что для зво-люции неравновесных состояний газа характерно наличие двух процессов медленного процесса изменения функции распреде- [c.18]

Развитие кинетической теории газов позволило иайти зависимость теплопроводности газа кт. р при те.мпературе Т и давлении р от давления, когда известна теплопроводность кт, i при температуре Т и давлении 1 ат, в области умеренных давлений. Если применить уравнение состояния реального газа Энскога [18], то [c.350]

Теплоемкость газа зависит от процесса подвода тепла к газу. Наиболее часто употребляются значения теплоемкости при постоянном объеме и постоянном давлении Ср. Для идеальных газов теплоемкости слабо зависят от состояния газа и их отношение можно с достаточной для практических целей точностью считать постоянным Ср/Со = к. Величина к называется показателем адиабаты и согласно кинетической теории газов определяется уравнением , [c.13]

Природа газового состояния обсуждалась при выводе уравнения состояния газов и при изучении кинетической теории газов. При высоких температурах и низких концентрациях или давлениях в газовой системе (расстояния между частицами при этих условиях велики и намного превосходят их собственные размеры) частицы могут свободно перемещаться, не взаимодействуя друг с другом, и состояние вещества соответствует максимальной степени беспорядка — поведение газовой системы отвечает поведению идеального газа, [c.33]

Кинетическая теория газов позволяет, используя приведенные выще уравнения, вычислить средние скорости движения молекул. Она же лежит в основе объяснений физических свойств газов и законов газового состояния. [c.36]

Основываясь на кинетической теории газов, Ван-дер-Ваальс предложил следующее уравнение состояния для жидкости и реального газа [c.72]

Результаты исследований процесса конденсации водяного пара-в твердое состояние (см. главу 1П, разделы 3 и 4) дают возможность-по-новому подойти к расчету сублимационного конденсатора. Теория и опыт показывают, что скорость процесса конденсации пара в твердое-состояние полностью определяется возможностью откачки пара охлаждаемой поверхностью. Правильно выбранная величина поверхности обеспечивает конденсацию заданного количества пара при условии поддержания постоянной температуры поверхности. Общие уравнения, полученные на основе изложенных представлений с использованием законов кинетической теории газов, дают возможность непосредственно подсчитать необходимую величину поверхности конденсации. Благодаря этому из расчета выпадает коэффициент теплоотдачи а между конденсирующимся паром и стенкой. Решение задачи распадается на два раздела определение величины поверхности из условий кинетики движения парогазовой смеси и тепловой расчет для обеспечения постоянной температуры поверхности конденсации. [c.169]

Если бы было известно точное уравнение состояния, то для определения соотношений между р, v я Т для данного газа потребовалось бы столько экспериментальных данных, сколько нужно было бы для нахождения констант этого уравнения. Из известных уравнений состояния ни одно не является удовлетворительным при неизменных параметрах в широких пределах давлений и плотностей, но в ограниченных пределах некоторые из них достаточно точно воспроизводят экспериментальные данные. Большинство уравнений основано на кинетической теории газов, некоторые [c.202]

В ходе рассмотрения кинетической теории газов в последующих разделах этой главы нам потребуется знание числа квантовых состояний частицы с энергией в пределах от Е до Е <1Е. Давайте же рассмотрим все состояния с поступательной энергией от О до мако- Из уравнения (9.10) следует , что таковыми являются состояния, для которых [c.289]

Такое большое расхождение между вычисленной и опытной величинами нельзя объяснить ошибочностью кинетической теории газов, например неправильностью уравнения (1Х-11) для числа двойных столкновений. Разумно предположить, как это впервые сделал С. Аррениус, что не каждое столкновение между молекулами обязательно приводит к реакции. С. Аррениус предположил, что столкновения эффективны лишь между активными молекулами, находящимися в особом возбужденном состоянии, он даже полагал, что активные молекулы представляют собой некоторую химическую разновидность. [c.170]

Некоторые формулы кинетической теории газов. 1) Уравнение состояния идеального газа [c.717]

Переход твердых тел или жидкостей в газообразное состояние может быть рассмотрен как с макроскопической, так и с микроскопической точек зрения. В первом случае рассмотрение основывается на термодинамике и приводит-к количественным характеристикам скорости испарения, взаимодействия между испаряемым веществом и веществом испарителя, стабильности соединений, а также изменения состава сплавов в процессе испарения. Во втором случае рассмотрение основывается на кинетической теории газов и предлагает физическую модель процесса испарения, которая описывается свойствами индивидуальных частиц. Это рассмотрение в полной мере применимо для процессов откачки газов и, следовательно, связано с содержанием гл. 2. Несмотря на то, что термодинамика и кинетическая теория газов подробно рассмотрены в ряде монографий, некоторые разделы этих теорий, имеющие непосредственное отношение к вакуумному испарению, будут обсуждены в этой главе здесь же будут приведены уравнения, наиболее часто применяемые для описания этих процессов. [c.15]

Французский ученый Бенуа Поль Эмиль Клапейрон (1799—1864) впервые в 1834 г. пришел к выводу о существовании для газов некоторой универсальной функции. В более общем виде уравнение состояния идеальных газов было выведено Д. И. Менделеевым в 1874 г. Поэтому это уравнение носит название уравнения Клапейрона— Менделеева. Оно может быть выведено из кинетической теории газов (1). Подставив в уравнение [c.40]

Потоки массы и энергии, характеризующие неравновесное состояние системы, в которой наблюдается фазовое превращение, определяются законами неравновесной термодинамики и кинетической теорией газов. Наиболее полное и общее описание процесса конденсации (испарения), по-видимому, возможно получить из общих уравнений неравновесной статистической термодинамики. Для изотропной системы получены уравнения переноса и показано [1] что в этом случае методом [c.154]

Б. Из молекулярно-кинетической теории газов следует, что вероятность состояния молекулы с энергией / , достаточной для осуществления элементарного акта, равна . Если система состоит из N молекул и каждая из них имеет одинаковую вероятность изменять энергию до данного уровня, то скорость реакции, равная числу элементарных актов в единицу времени, выражается уравнением [c.195]

Результаты исследования процесса конденсации водяного пара в твердое состояние дали возможность перейти к вопросу расчета сублимационных конденсаторов. И теория, и опыт работы аппаратов показывают, что скорость процесса конденсации пара в твердое состояние полностью определяется возможностью откачки пара охлаждаемой поверхностью. Величина поверхности конденсации, выбранная на основе таких представлений, при условии поддержания ее постоянной температуры обеспечивает конденсацию заданного количества пара. Общие уравнения, полученные с использованием законов кинетической теории газов, дают возможность непосредственно подсчитать необходимую величину эффективной поверхности конденсации Р. Основная цель теплофизического расчета при этом сводится к поддержанию температуры стенки на заданном уровне. Вследствие этого отпадает необходимость введения коэффициента теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке, который до настоящего времени в основном определялся по эмпирическим формулам, пригодным только для тех условий опыта, при которых они были получены. [c.4]

Кинетическая теория наиболее точно описывает состояние газов в случае, если длина пути между отдельными столкновениями достаточно велика по сравнению с размерами самой молекулы. Такое состояние газа обычно наблюдается в условиях вакуума. В связи с этим в дальнейшем будем широко пользоваться выводами кинетической теории газов. При этом с достаточной степенью точности можем рассматривать газ как идеальный и пользоваться в большинстве случаев уравнением состояния идеального газа. [c.26]

Для определения скорости конденсации в присутствии неподвижного газа используем методы кинетической теории газов, примененные при нахождении уравнения скорости конденсации чистого пара в твердое состояние. Под неподвижным газом понимаем такое состояние газа, при котором его молекулы находятся лишь в тепловом движении. [c.76]

Кинетическая теория газов позволила вывести аналитические соотношения для определения скорости сублимации льда и скорости десублимации водяного пара только для условий высокого вакуума. При увеличении давления в среде определенная часть испарившихся молекул вещества не успевает отводиться и возвращается на поверхность сублимации. Это явление в уравнении скорости сублимации учитывается коэффициентом сублимации. При конденсации в условиях высокого вакуума и низких температур практически все молекулы газа и водяного пара, падающие на холодную поверхность в ассоциированном состоянии или по отдельности, адсорбируются. При этом под слоем льда остается часть молекул неконденсирующихся газов водорода, азота, углекислого газа, дифтордихлорметана, аргона, гелия. Этот эффект дает возможность создать высокопроизводительные адсорбционно-конденсационные насосы для сверхвысокого вакуума. Теоретическим пределом разрежения такого насоса является давление насыщения водяного пара, соответствующее температуре конденсации. [c.6]

Исходя ИЗ положений, аналогичных используемым в кинетической теории газов, можно легко показать, что при предельно малом поверхностном давлении Pg уравнение состояния должно иметь вид [c.155]

Уравнение (IV,51) — основное уравнение кинетической теории газов. Сравнивая уравнение (IV,51) с уравнением состояния идеального газа для одного моля, видим, что [c.213]

Если представить себе молекулы конечной протяженности, а не в виде материальных точек, как это принято в случае идеального газа, то согласно кинетической теории газов потребуется теперь ввести поправки при расчете давления. Величина давления определяется числом ударов, приходящихся на стенку сосуда. Эта величина оказывается иной, чем в случае идеального газа, ПОТОМУ что, во-первых, пространство, в котором движутся молекулы, меньше, чем непосредственно измеренный объем газа, и, во-вторых, при прежнем расчете принималось, что все удары попадали на стенку сосуда теперь же, когда поверхность молекулы рассматривается как конечная величина, считается, что часть ударов приходится на поверхность молекул. Допустим, что молекулы — твердые шары объема (р, а удары подчиняются известному из механики закону соударений абсолютно упругих тел тогда на основании таким образом дополненной кинетической теории получается совсем новое уравнение состояния. Это уравнение отличается от уравнения состояния идеального газа тем, что вместо объема газа V в первом приближении вводится объем V—Ь, который меньше первого на постоянную величину Ь. Величина Ь является поправкой к объему, которая называется также несжимаемым объемом и вносит изменение в расчет числа ударов величина Ь находится в простой зависимости от объема молекул Ь — 4(р . [c.38]

Общие свойства газовых смесей. По сравнению с молекулами жидкости молекулы газов удалены друг от друга на неизмеримо большие расстояния, чем их собственные размеры. С этим связаны некоторые особые свойства газов, например способность к сжатию со значительным изменением объема, заметное повышение давления с ростом температуры и т.д. Поведение газообразных веществ достаточно полно объясняет кинетическая теория газов, основу которой составляют законы газового состояния Бойля-Мариотта, Гей-Люссака и Шарля [10]. Эти законы могут быть выражены объединенным уравнением (законом) Клайперона-Менделеева рУ=НКТ. (2.1) [c.23]

Внешние (Р, V, Г и т. п.) и внутренние N, ты, й, Ек) физические свойства идеального газа взаимосвязаны основным уравнением кинетической теории arpe ratHoro состояния [c.14]

Термодиффузия. При изменении температуры газовой смеси и поддержании ее на достигнутом уровне происходит определенное расслаивание компонентов смеси. При этом молекулы более тяжелого газа диффундируют в направлении более низкой температуры до достижения равновесного состояния. Это явление называют термодиффузией. Оно было предсказано на основе положений кинетической теории газов. При одной и той же температуре молекулы обоих компонентов газовой смеси обладают одинаковой средней кинетической энергией [уравнение (7.1.13)], но различным количеством движения ти = ЗкТт, большим у тяжелых молекул. Поэтому более тяжелые молекулы дольше сохраняют направление и скорость движения, перемещаясь преимущественно в направлении снижения температуры, несмотря на постоянные упругие соударения молекул. Это связано с увеличением разности количеств движения молекул тяжелых и легких газов с ростом, температуры. Явление термодиффузии наблюдается и в жидкостях (эффект Людвига — Соре). Термодиффузия возникает и в случае изомерных соединений, на основании чего можно сделать вывод о зависимости ее не только от величины, но и от формы молекул. [c.334]

Следующий важнейший шаг как с точки рения построения кинетической теории газов, так и одновременно с точки зрения развития обш,ей проблемы статистических закономерностей в физике был сделан Больцманом, который, исходя из конкретных представлений механики о взаил5одейстиии молекул га.чл посредством парных столь новений, вывел свое основное интегро-дифференциальное ураипепие для функции расиределения частиц но скоростям. Это уравнение, называел5ое кинетическим уравно нием Больцмана, представляет собой математическую формулировку статистического закона изменения во времени и пространстве распределения молекул газа но скоростям, обусловленное как внешними воздействиями сил и полей па газ, так и взаимодействием молекул газа между собой благодаря их столкновениям. Кинетическое уравнение позволило с помощью /-теоремы Больцмана дать атомистическое истолкование второго начала термодинамики. При этом был вскрыт статистический смысл понятия энтропии, установлена связь энтропии с вероятностью состояний ансамбля частиц газа. [c.14]

Полуэмпирическими формулами по существу являются уравнения (Х1-23) и (Х1-24), основывающиеся на кинетической теории газов, ириспособленные для технических расчетов заменой среднего диаметра столкновения а1,2 величиной, приближенно пропорциональной — мольным объемом вещества в состоянии кипения см 1моль). Этот объем, как величина аддитивная, определяется суммированием долей, предложенных Ле Ба (см. табл. П-2). [c.468]

Этот метод приводит к единственному виду последовательно уточняемых систем гидродинамических уравнений, когда известны по порядку величины характерные масштабы времен релаксационных процессов. Если же известны вероятности и сечения элементарных процессов для всех каналов релаксации, то могут быть вычислены и диссипативные коэффициенты. Знание диссипативных коэффициентов необходимо, например, при расчетах течений в химических лазерах, где активная среда создается за счет перемешивания вязких струй [47]. Они необходимы также при расчете потерь усиления в обычных ГДЛ, связанных с возникновением ламинарных или турбулентных следов за сопловыми решетками. Б общем случае уравнения релаксационной гидродинамики, полученные на основе кинетической теории газов, являются сложными для исследования. Исключением является класс движений газа, подчиняющийся теории многотемпературной релаксации, которая описывает практически важный случай течения многоатомных лазерных смесей на основе СОа [51]. В этом случае информация о микроструктуре течения, т. е. о распределении частиц по различным квантовым уровням, коэффициенте усиления и т. д., получается сравнительно легко, поскольку состояние релаксирую-щей среды полностью определено конечным числом макроскопических параметров (например, р, V, Т, Тг, где Т — температуры различных мод колебаний). Именно на основе теории многотемпературной релаксации получены те результаты, о которых говорится в этом докладе. [c.124]

Уравнение состояния Ван-дер-Ваальса. В кинетической теории газов, на которой основано уравнение состояния идеальных газов (см. стр. 37), предполагается, что а) реальный объем молекул настолько мал по сравнению с общим объемом газа, что им можно пренебречь, и б) между молекулами не существует сил притяжения и отталкивания. Оба эти предположения справедливы (приблизительно) лищь при очень низких давлениях и высоких температурах. [c.136]

Интерес к кинетическим уравнениям связан с возможностью их применения в различных областях механики и физики — в кинетической теории газа, механике взвешенных частиц, плазме, астрофизике, теории реакторов. Книга Р. Ли-бова написана как учебник повышенного типа. В ней дано ясное изложение основ теории кинетических уравнений, обсуждаются методы анализа уравнения Больцмана, рассмотрены вопросы о приближении к равновесному состоянию, о соотношении между микро- и макросостояпиями. Устанавливается связь между известными теориями и обсуждаются области их применимости. [c.4]

Уравнение состояния. Давление в некоторой точке газа в заданном направлении определяется количеством движения, передаваемым в единицу времени в указанном направлении через единицу поверхности, перпендикулярную к этому направлению. В частном случае, когда газ находится около твердой стенки, это определение эквивалентно определению давления как силы, действующей на единииу поверхности. Но в кинетической теории газ должен рассматриваться как совокупность движущихся в пространстве частиц, и, следовательно, когда рассматриваются такие понятия, как давление одного газа на другой или градиент давлений, то применимо лишь первое определение. [c.9]

Из качественных расчетов следует, что сечение От переноса энергии от возбужденных молекул иода на молекулы простых газов в 100 раз больше обычных сечений столкновения Оав, рассчитанных из кинетической теории газов [см. уравнение (6-31)] [37—39]. Эффективное сечение процесса переноса к инертным газам возрастает с атомным весом [33] и может быть в 25 раз больше одв- Стивенс [130] указал, однако, что сверхэффективный перенос может быть понят, если предположить, что излучательное время жизни возбужденных молекул 1з равно 10 сек и что размеры молекулы в возбужденном и основном состояниях совпадают. Если оба фактора играют роль в резонансе между уровнями энергии при столкновении, то возможно, что перенос энергии может осуществиться на расстоянии в несколько молекулярных диаметров (но-видимому, это так и происходит в жидкой и твердой фазах). Результаты по переносу энергии в газах двухатомных молекул, таких, как За, 8ег, Тег, Н С1, HgBг и HgI, можно найти в работе Прингсгейма [33]. [c.155]

Это уравнение называют уравнением Траутца [30] и Льюиса [31] для константы скорости второго порядка, когда s в уравнении (94) равно единице. Таким образом, как BnepBi.ue показал Эйринг 171], классическое выражение, основанное иа кинетической теории газа, может быть также получено из сумм по состояниям. [c.498]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология