Реальные газы
Особенности явления изменения внутренней энергии реального газа и поглощение им теплоты. Первое начало термодинамики и Уравнение Ван-дер-Ваальса для произвольного количества вещества. Кинетическая энергия теплового движения молекул реального газа.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 18.10.2017 |
| Размер файла | 34,2 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/
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»
Кафедра общей и технической физики
Расчетно-графическая работа
На тему: «Реальные газы»
Выполнил: студент гр. НД-13-2
Дормешкин А.А.
Проверил: доцент Фицак В.В.
Санкт-Петербург
2014 год
Газ (O2) в количестве 0,08 кг, занимавший при температуре T1= 180 К, объем V1= 1,0 л, расширяется изотермически до объема V2= 2,0 л. Определить начальное давление газа, работу при расширении, изменение внутренней энергии газа и количество поглощенной теплоты. Рассчитать постоянные Ван-дер-Ваальса a и b для хлора, используя значения критических параметров и сравнить с данными таблицы (приложение 8). Критическая температура равна 155 К, критическое давление 5,08 МПа.
Теоретические основы работы:
1) Явление, изучаемое в расчетно-графической работе:
В данной расчетно-графической работе рассматривается явление изменение внутренней энергии реального газа и поглощение им теплоты, а так же совершаемую газом работу при расширении.
2) Определение основных физических понятий:
Реальный газ - газ, который не описывается уравнением состояния идеального газа Клапейрона - Менделеева.
1)Для реальных газов необходим учет собственного объема молекул. Наличие сил отталкивания, которые противодействуют проникновению в занятый молекулой объем других молекул, сводится к тому, что фактический свободный объем, в котором могут двигаться молекулы реального газа, будет не , а , где - объем, занимаемый самими молекулами. Объем равен учетверенному собственному объему молекулы.
2) Для реальных газов необходим учет притяжения молекул. Действие сил притяжения газа приводит к появлению дополнительного давления газа, называемого внутренним давлением. Внутреннее давление обратно пропорционально квадрату молярного объема
энергия реальный газ термодинамика
Внутренняя энергия - однозначная функция термодинамического состояния системы, в каждом состоянии система обладает определенной внутренней энергией.
Критическая температура - Температура, выше которой газ не может быть превращен в жидкость ни при каком давлении. Выше критической температуры вещество не может находиться в двухфазном состоянии и процессы конденсации и испарения становятся невозможными.
3)Законы и соотношения, описывающие изучаемые процессы:
Первое начало термодинамики - теплота, сообщаемая системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии и на совершение ею работы против внешних сил.
dQ=dU+ дA
где dU -- бесконечно малое изменение (приращение) внутренней энергии системы, дA -- элементарная работа, дQ -- бесконечно малое количество теплоты.
Уравнение Ван-дер-Ваальса. Вводя поправки в уравнение для идеального газа, получим уравнение Ван-дер-Ваальса для произвольного количества вещества:
где, - объем, , занимаемый газом;
- константа, которая учитывает силы межмолекулярного притяжения,
- внутреннее давление, обусловленное силами взаимного притяжения между молекулами;
- поправка на собственный объем молекул, учитывающая действие сил отталкивания между молекулами и равная учетверенному объему молекул, ,- термодинамическая температура, , - давление газа, .
где, - количество вещества, ; - масса газа, ; - молярная масса, ; универсальная газовая постоянная - физическая величина, характеризующая работу одного моля газа при его изобарном нагревании на один Кельвин.
Формулы для определения поправок Ван-дер-Ваальса:
где критический объем, ; - критическое давление ;
- критическая температура, .
Внутренняя энергия реального газа. Складывается из кинетической энергии теплового движения его молекул и потенциальной энергией межмолекулярного взаимодействие.
Кинетическая энергия теплового движения молекул реального газа (для 1 моль ) равна (определяет внутреннюю энергию реального газа).
Потенциальная энергия реального газа обусловлена только силами притяжения между молекулами, наличие этих сил приводит к возникновению внутреннего давления газа.
Работа, затрачиваемая на преодоление сил притяжения, действующих между молекулами газа, идет на увеличение потенциальной энергии система.
Тогда внутренняя энергия 1 моль газа равна
где внутренняя энергия 1 моль газа,
; - изохорная теплоемкость,
Решение задачи:
I. Для того, чтобы работать с уравнением Ван-дер-Ваальса необходимо вычислить поправки и .
Раскроем скобки и помножим левую и правую часть на .
В критической точке все три корня уравнения совпадут и буду равны .
тогда уравнением можно преобразовать в вид:
эти два уравнения тождественны, в них равны коэффициенты при неизвестных соответствующих степеней.
Преобразуем уравнения:
По данным таблицы приложения 8:
II. Начальное давление газа:
по уравнению Ван-дер-Ваальса
МПа
III. Работа при расширении.
Если газ расширяется, то изменяется его объем, следовательно газ совершает работу, тогда элементарная работа равна произведению давления на бесконечно малое изменение объема.
Полная работа A, совершаемая газом при изменении его объема от V1 до V2 , вычисляется интегрированием элементарной работы.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Уравнение состояния газа Ван-дер-Ваальса, его сущность и краткая характеристика. Влияние сил молекулярного притяжения на стенки сосуда. Уравнение Ван-дер-Ваальса для произвольного числа молей газа. Изотермы реального газа и правило фаз Максвелла.
реферат [47,0 K], добавлен 13.12.2011Работа идеального газа. Определение внутренней энергии системы тел. Работа газа при изопроцессах. Первое начало термодинамики. Зависимость внутренней энергии газа от температуры и объема. Основные способы ее изменения. Сущность адиабатического процесса.
презентация [1,2 M], добавлен 23.10.2013Взаимосвязь внутренней энергии и теплоты газа. Первое начало термодинамики. Общее понятие о теплоемкости тела. Энтропия как мера необратимого рассеяния энергии или беспорядка. Адиабатический процесс: уравнение, примеры. Политропные и циклические процессы.
презентация [889,7 K], добавлен 29.09.2013Силы межмолекулярного взаимодействия в газах. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы и внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля-Томсона. Сжижение газов и получение низких температур. Виды межмолекулярных взаимодействий. Метастабильные состояния.
реферат [660,6 K], добавлен 06.09.2011Определения молекулярной физики и термодинамики. Понятие давления, основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Температура и средняя кинетическая энергия теплового движения молекул. Уравнение состояния идеального газа (Менделеева - Клапейрона).
презентация [972,4 K], добавлен 06.12.2013Основные понятия и определения молекулярной физики и термодинамики. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Температура и средняя кинетическая энергия теплового движения молекул. Состояние идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона).
презентация [1,1 M], добавлен 13.02.2016Закон сохранения энергии и первое начало термодинамики. Внешняя работа систем, в которых существенную роль играют тепловые процессы. Внутренняя энергия и теплоемкость идеального газа. Законы Бойля-Мариотта, Шарля и Гей-Люссака, уравнение Пуассона.
презентация [0 b], добавлен 25.07.2015Описание реальных газов в модели идеального газа. Особенности расположения молекул в газах. Описание идеального газа уравнением Клапейрона-Менделеева. Анализ уравнения Ван-дер-Ваальса. Строение твердых тел. Фазовые превращения. Диаграмма состояния.
реферат [1,1 M], добавлен 21.03.2014Кинетическая энергия беспорядочного движения частиц. Зависимость внутренней энергии от макроскопических параметров. Передача энергии от одного тела к другому без совершения работы. Удельная теплота плавления и парообразования. Первый закон термодинамики.
контрольная работа [563,0 K], добавлен 14.10.2011Первое начало термодинамики. Однозначность внутренней энергии как функции термодинамического состояния. Понятие энтропии. Второе начало термодинамики для равновесных систем. Третье начало термодинамики.
лекция [197,4 K], добавлен 26.06.2007Характеристика основных типов идеального газа. Описание изохорического, изобарического и изотермического процессов. Изучение первого и второго законов термодинамики. Принцип действия тепловых машин. Описание цикла Карно. Расчет сил Ван-дер-Ваальса.
реферат [255,0 K], добавлен 25.10.2015Передача энергии от одного тела к другому. Внутренняя энергия и механическая работа. Первое начало термодинамики. Формулировки второго закона термодинамики. Определение энтропии. Теоремы Карно и круговые циклы. Процессы, происходящие во Вселенной.
реферат [136,5 K], добавлен 23.01.2012Понятие и факторы, влияющие на внутреннюю энергию, взаимосвязь работы и теплоты. Теплоемкость идеального, а также одноатомного и многоатомного газов, уравнение Майера. Содержание и принципы закона о равномерном распределении энергии по степеням свободы.
презентация [1,1 M], добавлен 13.02.2016Уравнение Менделеева-Клайперона, газовая постоянная. Отношение абсолютных давлений и температур. Нахождение количества теплоты произвольной массы газа в изобарном процессе. Состояние идеального газа. Работа в изотермическом и адиабатном процессах.
задача [333,3 K], добавлен 16.06.2012Задача на определение ускорения свободного падения. Расчет начальной угловой скорости торможения вентилятора. Кинетическая энергия точки в момент времени. Молярная масса смеси. Средняя арифметическая скорость молекул газа. Изменение энтропии газа.
контрольная работа [468,3 K], добавлен 02.10.2012Механическая работа и энергия. Закон сохранения энергии. Динамика материальной точки, движущейся по окружности. Следствия уравнения Бернулли. Молекулярная физика и термодинамика. Молекулярно-кинетическая теория газов. Первое начало термодинамики.
учебное пособие [5,8 M], добавлен 13.10.2013Внутренняя энергия тел и основные способы ее измерения. Работа газа и пара при расширении. Определение удельной теплоемкости вещества. Расчет удельной теплоты плавления и отвердевания. Сущность первого закона термодинамики. Основные виды теплопередачи.
курсовая работа [564,6 K], добавлен 17.05.2010Тепловое излучение как электромагнитное излучение, которое возникает за счет энергии вращательного и колебательного движения атомов и молекул в составе вещества. Основные характеристики и законы этого явления. Излучение реальных тел и тела человека.
презентация [262,0 K], добавлен 23.11.2015Содержание теории теплорода и описание атомного состава вещества. Раскрытие молекулярных свойств вещества. Природа хаотичного движения малых частиц взвешенных в жидкости или газе, уравнение броуновского движения. Свойства и объём молекул идеального газа.
презентация [127,2 K], добавлен 29.09.2013Основные положения атомно-молекулярного учения. Закономерности броуновского движения. Вещества атомного строения. Основные сведения о строении атома. Тепловое движение молекул. Взаимодействие атомов и молекул. Измерение скорости движения молекул газа.
презентация [226,2 K], добавлен 18.11.2013
