Молярна маса дисоційованої та іонізованої суміші газів
Визначення середньої квадратичної швидкості частинок газу при заданій температурі. Повне число ядер та електронів в одиниці об’єму. Застосування рівняння стану ідеального газу для визначення парціального тиску газової суміші переважної більшості зір.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лекция |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 26.08.2013 |
| Размер файла | 45,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Молярна маса дисоційованої та іонізованої суміші газів
2012
Середня квадратична швидкість частинок газу масою при температурі Т
,
де k - стала Больцмана, звідки
,
де - середня кінетична енергія. Підставивши вираз у формулу тиску деякої складової суміші газів, отримуємо:
. (1)
Формула (1) не залежить від сорту частинок (молекул, атомів, електронів), бо частинки при заданій температурі Т мають однакову середню кінетичну енергію .
Якщо маємо справу не з однорідним газом, а зі сумішшю … різних газів, то концентрація частинок
,
де число частинок в одиниці об'єму, першого газу дорівнює , другого - , третього - і т. д. Позаяк
,
то тиск усієї суміші газів:
. (2)
Очевидно, тиск
- це той тиск, який би чинив котрийсь із газів, якби він один був присутній у посудині об'ємом V у тій кількості, в якій він є в суміші.
Тиски ,… називаються парціальними тисками. Із формули (2)
,
тобто сума парціальних тисків дорівнює тиску всієї газової суміші. Це закон Дальтона. газ тиск парціальний електрон
Хімічний склад зір з плином часу змінюється, бо водень у ядрі зорі, внаслідок ядерних реакцій, перетворюється на гелій.
Для нормальних зір, яких у галактиках більшість, речовина всередині підпорядковується рівнянню стану ідеального газу:
, (3)
де p - тиск газу, - густина газу, R - універсальна газова стала, Т - абсолютна температура газу, А - його середня атомна маса (з врахуванням іонізації), яку вважатимемо сталою.
Рівняння (3) з A = const справедливе в двох граничних випадках: коли речовина повністю іонізована або вона - цілком неіонізована. В областях часткової іонізації число вільних частинок змінюється з температурою і тиском. Тоді А не є сталою. Всередині зір речовина завжди повністю іонізована, бо температури там дуже високі (десятки млн К).
Знайдемо значення А для газової суміші, вважаючи, що суміш складається з повністю іонізованих атомів. Нехай - масові частки компонентів суміші, - їхні атомні маси і - заряди ядер. Оскільки
, (4)
де - число ядер певного виду в одиниці об'єму,
- стала Больцмана ( - число Авогадро), то, зрівнявши праві частини рівнянь (3) і (4), отримаємо:
.
Повне число ядер в одиниці об'єму буде:
,
а число електронів у одиниці об'єму
. (5)
Тут риска означає усереднення за масою.
Число всіх частинок (ядер і електронів) у одиниці об'єму становитиме
.
Згідно з визначенням, середня молярна маса суміші:
Для водню Z=A=1, тому , для гелію Z = 2, А = 4, звідки . Для важких елементів (див. табл. Д.І. Менделєєва), тому .
Нехай X,Y,Z - масові частки відповідно водню, гелію і важких елементів, то молярна маса суміші:
.
Для гелію, зокрема, масова частка 1-Х (суміш іонізованого водню і гелію), тому
.
Величина , що фігурує у формулі (5), для водню дорівнює 1, для гелію . Для суміші водню з гелієм
,
де .
.
Для всіх важких атомів , тому число вільних електронів залежить тільки від масової частини водню. Співвідношення між гелієм і важкими елементами не впливає на число вільних електронів, тому їхня концентрація:
.
Записані формули мають особливе значення при вивченні електронного розсіювання випромінювання, що зумовлює непрозорість атмосфери зір.
Задача. Уявимо собі, що всю кількість молекул води 1 розмістили впритул одна до одної вздовж прямої лінії. Знайти довжину утвореного ланцюжка.
Розв'язання. Маса 1 води дорівнює кг, що складає моля води. Так в 1 води міститься
молекул. На одну молекулу води припадає об'єм . Радіус молекули r знайдемо із рівності
,
звідки . Відтак .
Задачі для самостійного розв'язання:
1. Кожна група молекул суміші чинить тиск, який не залежить від тиску інших молекул. Чим це зумовлено?
Відповідь: тим, що в ідеальному газі між молекулами немає взаємодії.
2. У посудині об'ємом знаходиться г азоту. Температуру азоту довели до . За цієї температури Х = 30% молекул азоту дисоціювано на атоми. Визначити тиск у посудині.
Відповідь: . Вказівка. Маса дисоційованого азоту , а маса молекулярного азоту . На підставі закону газового стану й закону Дальтона
.
3. Скільки електронів у міді?
Відповідь: .
4. Усе число атомів кальцію в 1 розмістили впритул один до одного вздовж прямої лінії. У скільки разів довжина ланцюжка, утвореного частинками 1, перевищує відстань від Землі до Сонця? Для кальцію , .
Відповідь: у 570 разів.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Сутність закону Дальтона. Способи надання робочій суміші газів. Рівняння відносного масового складу газової суміші. Рівняння Клайперона для кожного компоненту суміші. Питома та об'ємна теплоємність речовини. Теплоємності при сталому об'ємі і тиску.
реферат [42,4 K], добавлен 16.10.2010Витікання газу і пари. Залежність витрати, швидкості і питомого об’єму газу при витіканні від відношення тисків. Дроселювання газу при проходженні через діафрагму. Перший закон термодинаміки для потоку. Процес адіабатного витікання ідеального газу.
реферат [315,9 K], добавлен 12.08.2013Дослідження зміни об’єму повної маси газу (стала температура) із зміною тиску, встановлення співвідношення між ними. Визначення модуля пружності гуми. Порівняння молярних теплоємкостей металів. Питома теплоємкість речовини. Молярна теплоємкість речовини.
лабораторная работа [87,2 K], добавлен 21.02.2009Витрата реального газу при стандартних умовах. Урахування коефіцієнта стискуваності. Густина реального газу з урахуванням коефіцієнта стиснення. Парціальний тиск кожного компонента газової суміші. Перетворення масової кількості водяної пари в об’ємну.
контрольная работа [155,7 K], добавлен 22.12.2010Гідравлічний розрахунок газопроводу високого тиску, димового тракту та димової труби. Визначення тиску газу перед пальником. Розрахунок витікання природного газу високого тиску через сопло Лаваля. Розрахунок витікання повітря через щілинне сопло.
курсовая работа [429,8 K], добавлен 05.01.2014Розвиток газової промисловості на Заході України. Розвиток підземного зберігання газу. Основні особливості формування i експлуатації газосховища. Відбір газу з застосуванням газомотокомпресорів. Розрахункові параметри роботи компресорної станції.
дипломная работа [584,6 K], добавлен 19.11.2013Основні рівняння гідродинаміки: краплинні і газоподібні. Об'ємні та поверхневі сили, гідростатичний та гідродинамічний тиск. Рівняння нерозривності у формах Ейлера, Фрідмана, Гельмгольц. Рівняння стану для реального газу (формула Ван-дер-Ваальса).
курсовая работа [228,5 K], добавлен 15.04.2014Характеристика і властивості природного газу. Витратоміри з тепловими мітками. Аналіз можливостей застосування комп’ютерного моделювання при проектуванні ВПВ з тепловими мітками. Огляд існуючих лічильників природного газу. Метод змінного перепаду тиску.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 01.06.2015Аналіз особливостей різних розділів фізики на природу газу й рідини. Основні розділи гідроаеромеханіки. Закони механіки суцільного середовища. Закон збереження імпульсу, збереження енергії. Гідростатика - рівновага рідин і газів. Гравітаційне моделювання.
курсовая работа [56,9 K], добавлен 22.11.2010Визначення поняття сцинтиляційного спектрометра як приладу для реєстрації і спектрометрії частинок. Основні методи спостереження та вивчення зіткнень і взаємних перетворень ядер і елементарних частинок. Принцип дії лічильника Гейгера та камери Вільсона.
презентация [975,1 K], добавлен 17.03.2012Механічний рух. Відносність руху і спокою. Види рухів. Швидкість руху. Одиниці швидкості. Равномірний і нерівномірний рухи. Швидкість. Одиниці швидкості. Взаємодія тіл. Інерція. Маса тіла. Вага тіла. Динамометр. Сила тертя. Тиск. Елементи статики.
методичка [38,3 K], добавлен 04.07.2008Границі застосовності класичної механіки. Сутність теорії відносності та постулати Ейнштейна. Простір і час в теорії відносності. Поняття про релятивістську динаміку. Молекулярно-кінетичний і термодинамічний методи вивчення макроскопічних систем.
лекция [628,3 K], добавлен 23.01.2010Визначення загальної твердості вихідної, хімоочищеної, живильної і тепломережевої води комплеснометричним методом. Титрування досліджувальної проби води розчином трилону Б в присутності аміачної суміші і індикатора хромогенчорного або хромтемносинього.
лабораторная работа [25,7 K], добавлен 05.02.2010Ізотермічний процес. Закони ідеальних газів: закон Бойля-Маріотта, закон Гей-Люссака, закон Шарля. Визначення атмосферного тиску за допомогою ізотермічного процесу розширення чи стиснення повітря. Дослід Торрічеллі. Точність вимірювання тиску.
лабораторная работа [129,0 K], добавлен 20.09.2008Етапи дослідження радіоактивних явищ. Електромагнітне випромінювання та довжина хвилі. Закон збереження спіну. Перехід із збудженого стану ядра в основний. Визначення енергії гамма-квантів. Порівняння енергії електронів з енергією гамма-променів.
доклад [203,8 K], добавлен 21.04.2011Розрахунок максимальної швидкості підйомного крана і сили тяги кривошипно-шатунного механізму. Визначення зусилля для підняття щита шлюзової камери. Обчислення швидкості води у каналі та кількості теплоти для нагрівання повітря; абсолютного тиску.
контрольная работа [192,6 K], добавлен 08.01.2011Характеристика та поведінка ідеального газу в зовнішньому електричному полі. Будова атмосфери, іоносфери та навколоземного космічного простору. Перший і другий закони термодинаміки. Максимальний ККД теплової машини. Поняття про ентропію, її застосування.
курс лекций [679,8 K], добавлен 23.01.2010Проходження частинки через потенціальний бар'єр. Холодна емісія електронів з металу. А-розпад важких ядер. Реакція злиття тяжкого та надважкого ізотопів водню. Скануючий тунельний мікроскоп. Вивчення квантової механіки в курсі фізики середньої школи.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 19.05.2015Визначення гідростатичного тиску у різних точках поверхні твердого тіла, що занурене у рідину, яка знаходиться у стані спокою. Побудова епюр тиску рідини на плоску і криволінійну поверхні. Основні рівняння гідродинаміки для розрахунку трубопроводів.
курсовая работа [712,8 K], добавлен 21.01.2012Визначення кінетичної та потенціальної енергії точки. Вирішення рівняння коливання математичного маятника. Визначення сили світла прожектора, відстані предмета і зображення від лінзи. Вираження енергії розсіяного фотона, а також швидкості протона.
контрольная работа [299,7 K], добавлен 22.04.2015
