Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki

Równanie stanu gazu doskonałego

Umieszczona poniżej grafika interaktywna ilustruje przykładowe procesy termodynamiczne, jakie mogą zachodzić w gazie doskonałym, m.in. izotermiczne sprężanie, izobaryczne rozprężanie i izochoryczne ochładzanie. Klikając umieszczone na grafice napisy uzyskasz dodatkowe informacje o tych procesach. W szczególności wyświetlisz wykres ciśnienia w funkcji temperatury, na którym czarnymi liniami są zaznaczone izotermy gazu doskonałego (tj. krzywe, na których gaz ma ustaloną temperaturę), zaś czarnymi punktami są oznaczone granice przedziału makroskopowych parametrów gazu, między którymi możesz te parametry swobodnie zmieniać.  Parametry gazu, które odpowiadają warunkom normalnym oznaczono w następujący sposób: pIndeks dolny 0 =1013,25 hPa, TIndeks dolny 0=273,15 K, VIndeks dolny 0 =22,4 dmIndeks górny 3.

RBaeO7mLUMXjj
Grafika składa się z dwóch części:
pierwsza - to prostopadłościenne naczynie z ruchomym tłokiem, w którym zamknięty jest gaz. Pokazane są symbolicznie cząsteczki gazu, które poruszają się chaotycznie i zderzają ze sobą i ściankami naczynia.
druga część to wykresy trzech przemian.

1. Pierwszy to izotermiczne sprężanie i rozprężanie. Pomiędzy dwoma punktami na izotermie ( która jest hiperbolą) jeden to wyższe ciśnienie i mniejsza objętość a drugi leżący niżej na izotermie - to niższe ciśnienie i większa objętość może przesuwać się punkt obrazujący zmianę parametrów w czasie przemiany. Sprężanie jest widoczne jednocześnie jako ruch tłoka w dół nad gazem i ruch punktu na wykresie ku mniejszej objętości i większemu ciśnieniu. Animacja zachowania się cząsteczek gazu pokazuje, że w mniejszej objętości, częściej uderzają w ścianki naczynia, co manifestuje się zwiększeniem ciśnienia.

2. Druga przemiana animowana w grafice to przemiana izobaryczna. Na wykresie o współrzędnych: ciśnienia – pionowa i objętości – pozioma, narysowane są dwie izotermy odpowiadające temperaturze T zero i T jeden. Sprężanie i rozprężanie izobaryczne odbywa się pomiędzy dwoma stanami opisanymi parametrami v jeden, T jeden i v zero i T zero. Wartość v jeden jest mniejsza od v zero oraz T jeden jest mniejsza od T zero. Przemiany przedstawione są jako jednoczesny ruch punktu pomiędzy dwoma stanami na wykresie i tłoka nad gazem. Ruch tłoka w dół lub w górę powoduje zmianę objętości gazu. Jako że, ilość gazu w pojemniku nie ulega zmianie, a przemiana izobaryczna zachodzi przy stałym ciśnieniu, to objętość jest liniową funkcją temperatury Objętość wielka litera V podzielona przez temperaturę wielka litera T równa się wartości stałej, co wynika z równania stanu gazu doskonałego. Na wykresie ciśnienia w funkcji temperatury przemiana taka widoczna jest w postaci poziomego odcinka prostego. Przekształcając wyrażenie opisujące stosunek objętości do temperatury równe wartości stałej otrzymujemy informację, że zmiana objętości jest liniową funkcją temperatury. Wzrost objętości, czyli przesunięcie tłoka w górę powoduje wzrost temperatury gazu, który musi zachować stałe ciśnienie w pojemniku. Na wykresie wzrost objętości powoduje przejście temperatury gazu od wartości wielka litera T z indeksem dolnym jeden do wartości wielka litera T z indeksem dolnym zero, gdzie temperatura wieka litera T z indeksem dolnym zero jest wyższa niż temperatura wielka litera T z indeksem dolnym jeden.

3. Trzecią przemiana jest przemiana izochoryczna przedstawiona na wykresie ciśnienia i objętości. Przemiana obrazowana na wykresie i na animacji w postaci ruchu cząsteczek gazu to podgrzewanie i ochładzanie gazu w stałej objętości a więc przez zmianę ciśnienia. Na wykresie narysowane są dwie izotermy odpowiadając wyższej temperaturze T zero i  niższej T jeden. Linia pionowa poprowadzona przez punkt v zero na osi objętości przecina izotermy w punktach oznaczonych jako T zero i T jeden. Tym punktom odpowiadają na osi pionowej ciśnienia odpowiednio p zero ( wyższe) i p jeden ( niższe). Ponieważ przemiana jest izochoryczna, więc położenie tłoka na gazem jest stałe - nie zmienia się. Natomiast zmiana temperatury na wyższą pociąga za sobą zwiększenie średniej energii ruchu cząsteczek gazu, co jest zobrazowane zwiększeniem ich prędkości. Zwiększenie prędkości pociąga za sobą częstsze zderzenia ze ściankami, a więc wzrost ciśnienia.
Polecenie 1
Rec6MdOaHB48F
To jest 1. trzeci_niepoprawny, 2. pierwszy_poprawny, 3. drugi_porawny a to 1. trzeci_niepoprawny, 2. pierwszy_poprawny, 3. drugi_porawny element
Polecenie 2
R1eAjV5AySFXu
Zaznacz, który z poniższych tekstów (jeden lub więcej) poprawnie opisuje swobodne, izotermiczne rozprężanie się gazu doskonałego: Możliwe odpowiedzi: 1. Podczas izotermicznego rozprężania gazu jego temperatura nie zmienia się, chociaż gaz wykonuje pracę rozprężania, ponieważ procesowi temu zawsze towarzyszy pobranie ciepła z otoczenia.