Кинетическая теория Идеального Газа

Содержание

Слайд 2

Газ и давление газа
Кинетическая теория и модель газа
Идеальный газ
Средняя скорость молекул газа
Среднеквадратичная

Газ и давление газа Кинетическая теория и модель газа Идеальный газ Средняя
скорость
Упражнения и задачи

MCA

Темы

Слайд 3

Кинетическая теория связывает макроскопические измеряемые величины, такие как давление, объем и температура,

Кинетическая теория связывает макроскопические измеряемые величины, такие как давление, объем и температура,
с движениями в молекулярном масштабе.
Кинетическая теория предоставляет инструменты для:
Расчета «микроскопических» величин, таких как скорость частицы, частота столкновений и расстояние, пройденное между столкновениями.
Вывода макроскопических свойств, таких как давление и температура, и явления переноса (например, скорости диффузии и теплопроводность)

MCA

Кинетическая модель газа

Слайд 4

Газы состоят из движущихся атомов (He, Ne, Ar, ...) или молекул (O2,

Газы состоят из движущихся атомов (He, Ne, Ar, ...) или молекул (O2,
H2, CO2, CH4, …)
Атомы и молекулы могут свободно двигаться (беспорядочное движение)

MCA


Газы

Слайд 5

Как объяснить давление газа?
Помните ... Давление - это сила F на единицу

Как объяснить давление газа? Помните ... Давление - это сила F на
площади S
(в системе СИ: Н м – 2 = Па)
Давление газа обусловлено столкновением его атомов или молекул со стенками его контейнера.

MCA

Давление газа

Слайд 6

Есть много частиц (атомов или молекул), которые постоянно движутся в случайных направлениях
Частицы

Есть много частиц (атомов или молекул), которые постоянно движутся в случайных направлениях
очень маленькие и ведут себя как твердые сферы
Все столкновения между частицами являются упругими, и все движение происходит без трения (энергия не теряется)
Расстояние между частицами намного больше, чем размер частиц (крошечные частицы; газ низкой плотности)
Силы притяжения или отталкивания между частицами незначительны

MCA

Идеальный газ: предположения

Слайд 7

В природе нет идеальных газов ... идеальный газ - это приближение!
Так…. почему

В природе нет идеальных газов ... идеальный газ - это приближение! Так….
мы их изучаем ???
Все реальные газы приближаются к идеальному состоянию:
при низких плотностях, и низких давлениях (то есть в условиях, когда их молекулы достаточно далеко друг от друга, которые не взаимодействуют друг с другом)
Если газ значительно выше точки кипения
Многие реальные газы ведут себя в хорошем приближении как идеальные газы в нормальных условиях!

MCA

Идеальный газ: предположения

Слайд 8

1. В физике многие законы или понятия являются приближенными.
Объясните, что подразумевается под

1. В физике многие законы или понятия являются приближенными. Объясните, что подразумевается
приближением.
2. Сформулируйте три предположения об идеальном газе.
3. Можно ли рассматривать настоящий газ как идеальный газ? Если так, объясните.
4. Объясните, что вызывает давление газа и как оно связано со следующей картинкой.

Упражнения и задачи

Слайд 9

Столкновения частиц газа со стенками сосуда являются причиной давления газа
Факторы, которые влияют

Столкновения частиц газа со стенками сосуда являются причиной давления газа Факторы, которые
на давление газа («микроскопические» факторы)
Скорость частиц
Масса каждой частицы
Количество частиц

MCA

Давление газа

Слайд 10

Передача импульса к стене при каждом столкновении
m0 - масса каждой молекулы или

Передача импульса к стене при каждом столкновении m0 - масса каждой молекулы
атома
Количество частиц на расстоянии d от стены
В среднем половина этих частиц движется к стене

MCA

Вывод формулы давления газа

Слайд 11

Количество частиц, движущихся к стене
(случайные скорости)
Общий импульс передается стенке
Общая сила
Давление газа

MCA

Вывод формулы

Количество частиц, движущихся к стене (случайные скорости) Общий импульс передается стенке Общая
давления газа

Слайд 12

Среднее значение квадрата скоростей
Обозначение означает среднее значение v2
Среднее арифметическое
Вычисляя скорости

Среднее значение квадрата скоростей Обозначение означает среднее значение v2 Среднее арифметическое Вычисляя
и беря квадратный корень, мы преодолеваем направленную составляющую скорости, и теперь мы называем ее среднеквадратичной скоростью.
Распределение скоростей в газе
Среднее квадрата x-составляющей скорости всех частиц

MCA

Вывод формулы давления газа

Слайд 13

Случайное движение
Среднее значение составляющих скорости одинаково в каждом направлении
Среднее значение квадрата скорости

MCA

Вывод

Случайное движение Среднее значение составляющих скорости одинаково в каждом направлении Среднее значение
формулы для давления газа

Слайд 14

Наконец ... мы находим уравнение, которое искали !!!

MCA

Вывод формулы для давления газа

p давление

Наконец ... мы находим уравнение, которое искали !!! MCA Вывод формулы для
газа Pa
N/V концентрация молекул (число молекул в единице объема) m–3
m0 масса одной молекулы (атома) kg
квадрат среднеквадратичной скорости m2 s–2

Слайд 15

Среднеквадратичная скорость
Среднеквадратичная скорость - это мера скорости частиц в газе.
Он определяется как

Среднеквадратичная скорость Среднеквадратичная скорость - это мера скорости частиц в газе. Он
корень квадратный из квадрата средней скорости молекул в газе (она не совсем равна средней скорости молекул)
Например, среднеквадратичная скорость атома или молекулы идеального газа при абсолютной температуре T определяется как (мы выведем это уравнение позже)

MCA

Среднеквадратичная скорость

M молярная масса kg mol–1
R универсальная газовая постоянная R = 8.31 J K–1 mol–1

Слайд 16

1. Распределение Максвелла – Больцмана - это распределение вероятностей, используемое в физике

1. Распределение Максвелла – Больцмана - это распределение вероятностей, используемое в физике
(в частности, в статистической механике) для описания скоростей частиц в идеальных газах (для большого числа частиц).
На следующем рисунке показано это распределение при разных температурах для газообразного азота N2.
Объясните графики.

Упражнения и задачи

Слайд 17

2. Скорости семи молекул в газе численно равны 2, 4, 6, 8,

2. Скорости семи молекул в газе численно равны 2, 4, 6, 8,
10, 12 и 14υ, где υ является подходящей единицей.
Найти числовые значения
а) средняя скорость .
б) Средняя скорость в квадрате 2.
в) Квадрат среднеквадратичной скорости .
г) среднеквадратичная скорость.

Упражнения и задачи

2. a) 8 u; b) 64 u2; c) 80 u2; d) 8.9 u

Слайд 18

3. Гелий, который можно рассматривать как идеальный газ, запечатывается в металлический контейнер.

3. Гелий, который можно рассматривать как идеальный газ, запечатывается в металлический контейнер.
Абсолютная температура затем удваивается.
Выберите правильные утверждения, если таковые имеются.
A. Давление газа остается постоянным, потому что объем контейнера не меняется.
B. Среднеквадратичная скорость атомов газа удваивается.
C. Давление внутри контейнера увеличивается на
D. Количество атомов газа увеличивается вдвое.
E. Давление внутри контейнера удваивается.
F. Плотность газа остается постоянной.

Упражнения и задачи

E; F

Слайд 19

4. Оцените среднеквадратичную скорость молекулы азота в вашем классе.
5. а) Определите соотношение

4. Оцените среднеквадратичную скорость молекулы азота в вашем классе. 5. а) Определите
среднеквадратичных скоростей кислорода О2 и водорода Н2 в атмосфере Земли.
б) Рассчитайте среднеквадратичную скорость Н2 при комнатной температуре.
c) Основываясь на значении, указанном в 5. b), предложите причину, по которой водородный газ H2 не обнаружен в атмосфере Земли, несмотря на то, что водород является наиболее распространенным элементом во Вселенной.

Упражнения и задачи

4. ≈ 5.2 x 102 m/s; 5. a) 1/4; b) 1.9 km/s

Имя файла: Кинетическая-теория-Идеального-Газа.pptx
Количество просмотров: 38
Количество скачиваний: 0