Меню Главная Юридпсихология Этика эстетика Электротехника Эктеория Физика Управление персоналом Уголовный процесс Уголовное право Схемотехника Стратегический менеджмент САПР Ресторанно-гостиничный бизнес бытовое обслуживан Реклама и PR Режущий инструмент Неопределено Метрология Матметоды в эк-ке Исторические личности Искусство и культура Информатика Иностранные языки Гражданское процессуальное право Гражданское право Государственное регулирование и налогообложение Сонник Карта сайта Поиск По всему сайту Статьи Комментарии Файлы Форум Гостевая Ссылки Новости	Свойства газов V(в м3) 1 2 3 4 5 6 P (в кГ1см2) 3,6 1,8 1,2 0,9 0,72 0,6 Нанося эти данные на чертеж в виде точек, абсциссами кото­рых являются значения V, а ординатами — соответствующие значения Р, получим кривую линию— график изотерми­ческого процесса в газе (рисунок выше). Зависимость между плотностью газа и его давле­нием Вспомним, что плотностью вещества называется масса, заключенная в единице объема. Если мы как-нибудь изменим объем данной массы газа, то изменится и плот­ность газа. Если, например, мы уменьшим объем газа в пять раз, то плотность газа увеличится в пять раз. При этом увеличится и давление газа; если температура не изме­нилась, то, как показывает закон Бойля — Мариотта, давление увеличится тоже в пять раз. Из этого примера видно, что при изотермическом процессе давление газа изме­няется прямо пропорционально его плотности. Обозначив плотности газа при давлениях  и  буквами  и , можем написать:     (3) Этот важный результат можно считать другим и более существенным выражением закона Бойля — Мариотта. Дело в том, что вместо объема газа, который зависит от случай­ного обстоятельства — оттого, какая выбрана масса газа,— в формулу (3) входит плотность газа, которая, также как и давление, характеризует состояние газа и вовсе не зависит от случайного выбора его массы. Молекулярное толкование закона Бойля — Ма­риотта. В предыдущей главе мы выяснили на основа­нии закона Бойля — Мариотта, что при неизменной темпе­ратуре давление газа пропорционально его плотности. Если плотность газа меняется, то во столько же раз меняется и число молекул в 1 см3. Если газ не слишком сжат и движение газовых молекул можно считать совершенно независимым друг от друга, то число ударов за 1 сек на 1 см2 стенки сосуда про­порционально числу молекул в 1 см3. Следовательно, если средняя скорость молекул не меняется с течением времени (мы уже видели, что в макромире это означает постоянство температуры), то давление газа должно быть пропорцио­нально числу молекул в 1 см3, т. е. плотности газа. Таким образом, закон Бойля — Мариотта является прекрасным подтверждением наших представлений о строении газа. Однако, закон Бойля — Ма­риотта перестает оправдываться, если перейти к большим давлениям. И это обстоятельство может быть прояснено, как считал еще М. В. Ломоносов, на основании молекулярных представлений. С одной стороны, в сильно сжатых газах размеры самих молекул являются сравнимыми с расстояниями между молекулами. Таким образом, свободное пространство, в котором движутся молекулы, меньше, чем полный объем газа. Это обстоятельство увеличивает число ударов молекул в стенку, так как благодаря ему сокращается расстояние, которое должна пролететь молекула, чтобы достигнуть стенки. С другой стороны в сильно сжатом и, следовательно, более плотном газе молекулы заметно притягиваются к дру­гим молекулам гораздо большую часть времени, чем моле­кулы в разреженном газе. Это, наоборот, уменьшает число ударов молекул в стенку, так как при наличии притяжения к другим молекулам молекулы газа движутся по направле­нию к стенке с меньшей скоростью, чем при отсутствии притяжения. При не слишком больших давлениях. более существенным является второе обстоятельство и произве­дение PV немного уменьшается. При очень высоких давле­ниях большую роль играет первое обстоятельство и произве­дение PV увеличивается. Итак, и сам закон Бойля — Мариотта и отступления от него подтверждают молекулярную теорию. Изменение объема газа при изменении темпера­туры  Мы изучали, как зависит давление некоторой массы газа от температуры, если объём остается неизменным, и от объема, занимаемого газом, если температура остается неизменной. Теперь установим, как ведет себя газ, если меняются его температура и объем, а давление остается постоянным. Рассмотрим такой опыт. Коснемся Ладонью сосуда, изо­браженного на рис., в котором горизонтальный столбик ртути запирает .некоторую массу воздуха. Газ в сосуде нагреется, его давление повысится, и ртутный столбик нач­нет перемещаться вправо. Движение столбика пре­кратится, когда благодаря увеличению объема возду­ха в сосуде давление его сделается равным наруж­ному. Таким образом, в конечном результате этого опыта объем воздуха при нагревании увеличился а давление осталось неизменным. Если бы мы знали, как изменилась в нашем опыте температура воздуха в сосуде, и точно измерили, как меняется объем Газа, мы могли бы изучить это явление с количественной стороны. Очевид­но, что для этого надо заключить сосуд в оболочку, за­ботясь о том, чтобы все части прибора имели одну и ту же температуру, точно измерить объем запертой массы газа, затем изменить эту температуру и измерить прира­щение объема газа.   Закон Гей-Люссака. Количественное Исследова­ние зависимости объема газа от температуры при неизмен­ном давлении было произведено французским физиком и химиком Гей-Люссаком (1778—1850) в 1802 г. Опыты показали, что увеличение объема газа пропорцио­нально приращению температуры. Поэтому тепловое расши­рение газа можно, так же как и для других тел, охарактери­зовать при помощи коэффициента объемного расширения b. Оказалось, что для газов этот закон соблюдается гораздо лучше, чем для твердых и жидких тел, так что коэф­фициент объемного расширения газов есть величина, практически постоянная даже при очень значительных повыше­ниях Температуры, тогда как для жидких и твердых тел это; постоянство соблюдается лишь приблизительно. Отсюда найдем:   (4) Опыты Гей-Люссака и других обнаружили замечательный результат. Оказалось, что коэффициент объемного расширения у всех газов одинаков (точнее, почти одинаков)   и равняется  = 0,00366 . Таким образом,  при нагревании при постоянном давлении на1° объем некоторой массы газа увеличивается на  того объема, который эта масса газа занимала при 0°С (закон Гей-Люссака). Как видно, коэффициент расширения газов совпадает с их термическим коэффициентом давления. Следует отметить, что тепловое расширение газов весьма значительно, так что объем газа  при 0°С заметно отли­чается от объема при иной, например при комнатной, температуре. Поэтому, как уже упоминалось, в случае газов нельзя без заметной ошибки заменить в формуле (4) объем  объемом V. В соответствии с этим формуле расширения для газов удобно придать следующий вид. За начальный объем примем объем  при температуре 0°С. В таком случае приращение температуры газа t равно температуре, отсчитанной по шкале Цельсия t. Следова­тельно, коэффициент объемного расширения               откуда             (5) Так как     То                (6) Формула (6) может служить для вычисления объема как при температуре выше ОoС, так и при температуре ниже 0°С. В этом последнем случае I отрицательно. Следует, однако, иметь ввиду, что закон Гей-Люссака не оправды­вается, когда газ сильно сжат или настолько охлажден, что он приближается к состоянию сжижения. В этом случае пользоваться формулой (6) нельзя. Графики, вы­ражающие законы Шар­ля и Гей-Люссака  Бу­дем по оси абсцисс от­кладывать температуру газа, находящегося в по­стоянном объеме, а по оси ординат — его дав­ление. Пусть при 0°С давление газа равно 1 кГ|см2. Пользуясь законом Шарля, мы можем вычислить его давление при 1000 С, при 200°С, при 300°С и т. д.
	0°	100°	200°	300°	400°	500°
Давление (в  кГ1см2)	1	1,37	1,73	2,10	2,47	2,83

Нанесем эти данные на график. Мы получим наклон­ную прямую линию. Мы можем продолжить этот график и в сторону отрицательных температур. Однако, как уже было указано, закон Шарля применим только до температур не очень низких.. Поэтому продолже­ние графика до пересечения с осью абсцисс, т. е. до точки где давление равно нулю, не будет соответствовать поведению реального газа.

Абсолютная температура

 Легко видеть, что дав­ление газа, заключенного в постоянный объем, не является прямо пропорциональным температуре, отсчитанной по Шкале Цельсия. Это ясно, например, из таблицы, приведен­ной в предыдущей главе. Если при 100° С давление газа равно 1,37 кГ1см2, то при 200° С оно равно 1,73 кГ/см2. Температура, отсчитанная по термометру Цельсия, увеличи­лась вдвое, а давление газа увеличилось только в 1,26 раза. Ничего удивительного, конечно, в этом нет, ибо шкала термометра Цельсия установлена условно, без всякой связи с законами расширения газа. Можно, однако, пользуясь газовыми законами, установить такую шкалу температур, что давление газа будет прямо пропорционально темпера­туре, измеренной по этой новой шкале. Нуль в этой новой шкале называют абсолютным нулем. Это наз­вание принято потому, что, как было доказано английским физиком Кельвином (Вильямом Томсоном) (1824—1907), ни одно тело не может быть охлаждено ниже этой темпера­туры. В соответствии с этим и эту новую шкалу называют шкалой абсолютных температур. Таким образом, абсолют­ный нуль указывает температуру, равную -273° по шкале Цельсия, и представляет собой температуру, ниже которой не может быть ни при каких условиях охлаждено ни одно тело. Температура, выражающаяся цифрой 273°+ пред­ставляет собой абсолютную температуру тела, имеющего по шкале Цельсия температуру, равную . Обычно абсолют­ные температуры обозначают буквой Т. Таким образом, 273о+=. Шкалу абсолютных температур часто, назы­вают шкалой Кельвина и записывают Т° К. На основании сказанного

  (7)

Полученный результат можно выразить словами: давление данной массы газа, заключенной в постоянный объем, прямо пропорционально абсолютной температуре. Это — новое выражение закона Шарля.

Формулой (6) удобно пользоваться и в том случае, когда давление при 0°С  неизвестно.

Объем газа и абсолютная температура

 Из фор­мулы (6), можно получить следующую формулу:

  (8)

- объем некоторой массы газа при постоянном давлении прямо пропорционален абсолютной температуре. Это — новое выражение закона Гей-Люссака.

Зависимость плотности газа от температуры

Что происходит с плотностью некоторой массы газа, если тем­пература повышается, а давление остается неизменным?

Вспомним, что плотность равна массе тела, деленной на объем. Так как масса газа постоянна, то при нагревании плотность газа уменьшается вот столько раз, во сколько уве­личился объем.

Как мы знаем, объем газа прямо пропорционален абсо­лютной температуре, если давление остается постоянным. Следовательно, плотность газа при неизменном давлении обратно пропорциональна абсолютной температуре. Если  и — плотности газа при температурах       и  , то имеет место соотношение

   (9)

 Объединенный закон газового состояния

Мы рас­сматривали случаи, когда одна из трех величин, характе­ризующих состояние газа (давление, температура и объем), не изменяется. Мы видели, что если температура постоянна, то давление и объем связаны друг с другом законом Бойля— Мариотта; если объем постоянен, то давление и температура связаны законом Шарля; если постоянно давление, то объем и температура связаны законом Гей-Люссака. Установим связь между давлением, объемом и температурой некоторой массы газа, если изменяются все три эти величины.

Пусть начальные объем, давление и абсолютная темпера­тура некоторой массы газа равны V1, P1 и Т1 конечные — V2, P2 и T2  - Можно представить себе, что переход от началь­ного к конечному состоянию произошел в два этапа. Пусть, например, сначала изменился объем газа от V1 до V2, причем температура Т1 осталась без изменения. Получившееся при этом давление газа обозначим Pср.. Затем изменилась тем­пература от Т1 до T2 при постоянном объеме, причем давле­ние изменилось от Pср до P2. Составим таблицу:

Закон Бойля — Мариотта

Р1V1t1

PcpV2T1

Закон Шарля

PcpV2T1

P2V2T2

Применяя, к первому переходу закон Бойля-Мариотта запишем

  или   

Применяя ко второму переходу закон Шарля, можно напи­сать

Перемножив эти  равенства почленно и сокращая      на Pcp получим:

           (10)

Итак, произведение объема некоторой массы, газа на его дав­ление пропорционально абсолютной температуре газа. Это и есть объединенный закон газового состояния или уравнение состояния газа.

Закон Дальтона

До сих пор мы говорили о дав­лении какого-нибудь одного газа — кислорода, водорода и т. п. Но в природе и в технике мы очень часто имеем дело со смесью нескольких газов. Самый важный пример этого — воздух, яв­ляющийся смесью азота, кислорода, аргона, углекислого газа и других газов. От чего зависит давление сме­си газов?

Поместим в колбу кусок вещест­ва, химически связывающего кисло­род из воздуха (например, фосфор), и быстро закроем колбу пробкой с труб­кой. присоединенной к ртутному ма­нометру . Через некоторое время весь кислород воздуха соеди­нится с фосфором. Мы увидим, что манометр покажет меньшее давление, чем до удаления кислорода. Значит, присутствие кислорода в воздухе уве­личивает его давление.

Точное исследование давления смеси газов было впервые произведено английским химиком Джоном Дальтоном (1766—1844) в 1809 г. Давление, которое имел бы каждый из газов, составляющих смесь, если бы удалить остальные газы из объема, занимаемого смесью, называют парциальным давлением этого газа. Дальтон нашел, что давление смеси газов равно сумме парциальных давлений их (закон Дальтона). Заметим, что к сильно сжатым газам закон Дальтона неприменим, так же как и закон Бойля — Мариотта.

Как истолковать закон Дальтона с точки зрения молеку­лярной теории, скажу немного далее.

Плотности газов

 Плотность газа является одной из важнейших характеристик его свойств. Говоря о плот­ности газа, обычно имеют в виду его плотность при нор­мальных условиях (т. е. при температуре 0° С и давлении 760 мм рт. ст.). Кроме того, часто пользуются относитель­ной плотностью газа, под которой подразумевают отноше­ние плотности данного газа к плотности воздуха при тех же условиях. Легко видеть, что относительная плотность газа не зависит от условий, в которых он находится, так как сог­ласно законам газового состояния объемы всех газов меняются при изменениях  давления и температуры одинаково.

Плотности некоторых газов

Газ

Плотность при нор­мальных условиях в г/л или в кг/м3

Отношение к плотности воз­духа

Отноше­ние к плотно­сти во­дорода

Молеку­лярный или атом­ный вес

Воздух

1,293

0,0899 1,25 1,43 1,977 0,179

1

0,0695 0,967 1.11 1,53 0,139

14,5

1 14 16 22 2

29 (средний)

Водород (Н2)

0,0899

0,0695

1

2

Азот (N2)

1,25

0,967

14

28

Кислород (О2)

1,43

1,11

16

32

Углекислый газ (СО2)

1,977

1,53

22

44

Гелий(Не)

0,179

0,139

2

4

Определение плотности газа можно осуществить так. Взвесим колбу с краном дважды: один раз откачав из нее по возможности полностью воздух, другой раз наполнив колбу исследуемым газом до давления, которое должно быть известно. Разделив разность весов на объем колбы, который надо определить предварительно, найдем плотность газа при данных условиях. Затем, пользуясь уравнением состоя­ния газов, легко найдем плотность газа при нормальных условиях dн. Действительно, положим в формуле (10) Р2==Рн, V2=Vн, Т2=Тн  и, умножив числитель и знаменатель

формулы на массу газа m, получим:

Отсюда, принимая во внимание, что  и  находим:

Результаты измерений плотности некоторых газов приве­дены в таблице выше.

Последние два столбца указывают на пропорциональ­ность между плотностью газа и его молекулярным весом (в случае гелия — атомным весом).

Закон Авогадро

 Сравнивая числа предпоследнего столбца таблицы с молекулярными весами рассматривае­мых газов, легко заметить, что плотности газов при одина­ковых условиях пропорциональны их молекулярным весам. Из этого факта следует весьма существенный вывод. Так как молекулярные веса относятся как массы молекул, то

, где d – плотность газов, а m – массы их молекул.

массы их молекул. С другой стороны, массы газов М1 и М2, заключенных в одинаковых объемах V, относятся как плотности их:

  (11)

обозначив числа молекул первого и второго газов, за­ключенных в объеме V, буквами N1 и N2, можем написать, что общая масса газа равна массе одной его молекулы, умно­женной на число молекул: М1=т1N1  и М2=т2N2 поэтому

Сопоставляя этот результат с формулой  , найдем,

что N1=N2. Итак, при одинаковых, давлении и температуре равные объемы различных газов содержат одинаковые числа молекул.

Этот закон был открыт итальянским химиком Амедео Авогадро (1776—1856) на основании химических исследований. Он относится к газам, сжатым не очень сильно (напри­мер, к газам под атмосферным давлением). В случае сильно сжатых газов считать его справедливым нельзя.

Закон Авогадро означает, что давление газа при опреде­ленной температуре зависит только от числа молекул в еди­нице объёма газа, но не зависит от того, какие это молеку­лы  тяжелые или легкие. Уяснив это, легко понять суть закона Дальтона. Согласно закону Бойля — Мариотта, если мы увеличиваем плотность газа, т. е. добавляем в определен­ный объем некоторое число молекул этого газа, мы увеличи­ваем давление газа. Но согласно закону Авогадро, такое же повышение давления должно быть получено, если мы вместо добавления молекул первого газа добавим такое же число молекул другого газа. Именно в этом и состоит закон Даль­тона, который утверждает, что можно увеличить давление газа, добавляя в тот же объем молекулы другого газа, и если число добавленных молекул то же, что и в первом случае, то получится то же самое увеличение давления. Ясно, что закон Дальтона является прямым следствием закона Авогадро.

Грамм-молекула. Число Авогадро.

Число, даю­щее отношение масс двух молекул, указывает в то же время и отношение масс двух порций вещества, содержащих оди­наковые числа молекул. Поэтому 2 г водорода (молекуляр­ный вес На равен 2), 32 г кислорода (молекулярный вес Од равен 32) и 55,8 г железа (его молекулярный вес совпадает с атомным, равным 55,8) и т. д. содержат одно и то же число молекул.

Количество вещества, содержащее число граммов, рав­ное его молекулярному весу, называется грамм-молекулой или молем.

Из сказанного вытекает, что моли разных веществ со­держат одно и то же число молекул. Поэтому часто оказы­вается удобным пользоваться молем как особой единицей, содержащей разное число граммов для различных веществ, но одинаковое число молекул.

Число молекул в одном моле вещества, получившее наз­вание числа Авогадро, является важной физической вели­чиной. Для определения числа Авогадро были сделаны мно­гочисленные и разнообразные исследования. Они относятся к броуновскому движению, к явлениям электролиза и ряду Других. Эти исследования привели к довольно согласным результатам. В настоящее время принимают,   что число Авогадро равно

                 N= 6,02*1023 моль-1.

Итак, 2 г водорода, 32 г кислорода и т. д. содержат по 6,02*1023 молекул. Чтобы представить себе громадность этого числа, вообразим пустыню площадью в 1 миллион квадратных километров, покрытую слоем песка толщиной 600 м. Тогда, если на каждую песчинку приходится объем 1 мм3, то общее число песчинок в пустыне будет равно числу Авогадро.

Из закона Авогадро следует, что моли разных газов имеют при одинаковых условиях одинаковые объемы. Объем одного моля при нормальных условиях можно вычислить, разде­лив молекулярный вес какого-нибудь газа на его плотность при нормальных условиях.

Таким образом, объем моля любого газа при нормальных условиях равен 22400 см3.                 

Скорости молекул газа

 Каковы скорости, с кото­рыми движутся молекулы, в частности молекулы газов? Этот вопрос естественно возник тотчас же, как были развиты представления о молекулах. Долгое время скорости молекул удавалось оценить только косвенными расчетами, и лишь сравнительно недавно были разработаны способы прямого определения скоростей газовых молекул.

Прежде всего уточним, что надо понимать под скоростью молекул. Напомним, что вследствие беспрестанных столкно­вений скорость каждой отдельной молекулы все время ме­няется: молекула движется то быстро, то медленно, и в те­чение некоторого времени скорость молекулы принимает множество самых различных значений. С другой стороны, в какой-либо определенный момент в гро­мадном числе молекул, составляющих рассматриваемый объем газа, имеются молекулы с самыми различными ско­ростями. Очевидно, для характеристики состояния газа надо говорить о некоторой средней скорости. Можно счи­тать, что это есть средняя величина скорости одной из моле­кул за достаточно длительный промежуток времени или что это есть средняя величина скоростей всех молекул газа в данном объеме в какой-нибудь момент времени.

Остановимся на рассуждениях, которые дают возмож­ность подсчитать среднюю скорость газовых молекул.

Давление газа пропорционально птv2, где т — масса молекулы, v — средняя скорость, а п — число молекул в единице объема. Более точный расчет приводит к формуле

   (12)

Из формулы (12) можно вывести ряд важных следст­вий. Перепишем формулу (12) в таком виде:

где e  — средняя кинетиче­ская энергия одной молекулы. Обозначим давление газа при температурах Т1 и Т2 буквами р1 и р2 а средние кинетичес­кие энергии молекул при этих температурах e1 и e2. В таком случае

,                  и            

Сравнивая это соотношение  с законом   Шарля

найдем:

Итак, абсолютная температура газа пропорциональна средней кинетической энергии молекул газа. Так как средняя кине­тическая энергия молекул пропорциональна квадрату сред­ней скорости молекул, то наше сопоставление приводит к выводу, что абсолютная температура газа пропорцио­нальна квадрату средней скорости молекул газа и что ско­рость молекул растет пропорционально корню квадратному из абсолютной температуры.

Средние скорости молекул некоторых газов

Газ

Масса моле­кулы, г

Средняя скорость,

м/сек

Водород

0,33*10-23

1760

Кислород

5,3*10-23

425

Азот

4,6*10-23

450

Углекислый газ

7,3*10-23

360

Пары воды

3,0*10-23

570

Как видно, средние скорости молекул весьма значи­тельны. При комнатной температуре они обычно достигают сотен метров в секунду. В газе средняя скорость движения молекул примерно в полтора раза больше, чем скорость звука в этом же газе.

На первый взгляд этот результат кажется очень стран­ным. Кажется, что молекулы не могут двигаться с такими большими скоростями: ведь диффузия даже в газах, а тем более в жидкостях, идет сравнительно очень медленно, во всяком случае гораздо медленнее, чем распространяется звук. Дело, однако, в том, что, двигаясь, молекулы очень часто сталкиваются друг с другом и при этом меняют на­правление своего движения. Вследствие этого они двигаются то в одну, то в другую сторону, в основном толкутся на од­ном месте. В результате, несмотря на большую скорость движения в промежутках между столкновениями, несмотря на то, что молекулы нигде не задерживаются, они продвигаются в каком-либо определенном направлении до­вольно медленно.

Таблица  показывает также, что различие в скоростях разных молекул связано с различием их масс. Это обстоя­тельство подтверждается рядом наблюдений. Например, водород проникает сквозь узкие отверстия (поры) с большей скоростью, чем кислород или азот. Можно обнаружить это на таком опыте.

Стеклянная воронка закрыта пористым сосудом или за­клеена, бумагой и опущена концом в воду. Если воронку накрыть стаканом, под который впустить водород (или светильный газ), то увидим, что уровень воды в конце воронки понизится и из нее начнут выходить пузырьки. Как это объяснить?

Сквозь узкие поры в сосуде или в бумаге могут прохо­дить и молекулы воздуха (изнутри воронки под стакан), и молекулы водорода (из-под стакана в воронку). Но быстрота этих процессов различна. Раз­личие в размерах молекул не играет при этом существенной роли, ибо различие это невели­ко, особенно по сравнению с раз­мерами пор: молекула водорода имеет «длину»  около 2,3*10-8 см, а молекула кислоро­да или азота—около 3*10-8 см, поперечник же отверстий, кото­рые представляют собой поры, в тысячи раз больше. Большая скорость проникновения водоро­да через пористую стенку объ­ясняется большей скоростью движения его молекул. Поэтому молекулы водорода быстрее про­никают из стакана в воронку. В результате в воронке полу­чается накопление молекул, давление увеличивается и смесь газов в виде пузырьков выходит наружу.

Подобными приборами пользуются для обнаружения примеси рудничных газов к воздуху, могущих вызвать взрыв в рудниках.

Теплоемкость газов

 Предположим, что мы имеем 1 г газа. Сколько надо сообщить ему теплоты для того, чтобы температура его увеличилась на 1°С, другими словами, ка­кова удельная теплоемкость газа? На этот вопрос, как пока­зывает опыт, нельзя дать однозначного ответа. Ответ зависит от того, в каких условиях происходит нагревание газа. Если объем его не меняется, то для нагревания газа нужно определенное коли­чество теплоты; при этом увеличивается также давление газа. Если же нагревание ведется так, что давление его остается неизменным, то потребуется иное, большее коли­чество теплоты, чем в первом случае; при этом увеличится объем газа. Наконец, возможны и иные случаи, когда при нагре­вании меняются и объем, и дав­ление; при этом потребуется ко­личество теплоты, зависящее от того в какой мере происходят эти изменения. Согласно сказан­ному газ может иметь самые раз­нообразные удельные теплоемко­сти, зависящие от условий на­гревания. Выделяют обычно две из всех этих удельных теплоемкостей: удельную теплоемкость при постоянном объеме (Сv) и удельную теплоемкость при по­стоянном давлении (Cp).

Для определения Сv надо нагревать газ, помещенный в замкнутый сосуд. Расширением самого сосуда при нагревании можно пренебречь. При определении Cp нуж­но нагревать газ, помещенный в цилиндр, закрытый порш­нем, нагрузка на который остается неизменной.

Теплоемкость при постоянном давлении Cp больше, чем теплоемкость при постоянном объеме Cv. Действительно, при нагревании 1 г газа на 1° при постоянном объеме подводимая теплота идет только на увеличение внутренней энергии газа. Для нагревания же на 1° той же массы газа при по­стоянном давлении нужно сообщить ему тепло, за счет которого не только увеличится внутренняя энергия газа, но и будет совершена работа, связанная с расширением газа. Для получения Сp к величине Сv надо прибавить еще количе­ство теплоты, эквивалентное работе, совершаемой при рас­ширении газа.

Страницы: 1, 2

     Наверх    

© 2009 Все права защищены.