Параметры характеризующие состояние газа: Идеальный газ. Параметры состояния газа

Параметры состояния — Технарь

Параметры состояния. Любое вещество может быть газообразным, жидким либо твердым. Состояние вещества зависит от условий, в которых оно находится, от его параметров состояния. Параметры состояния – это величины характеризующие физические свойства тела в данный момент. Наиболее важными термодинамическими параметрами состояния тела (системы) являются: абсолютная температура Т, абсолютное давление Р и удельный объем (или плотность) тела u.

Температура характеризует тепловое состояние, степень нагретости тела, она показывает направление возможного самопроизвольного перехода тепла от одного тела к другому (от более нагретого к менее нагретому телу).

Чаще всего в качестве рабочего тела используют газ. Степень нагретости газа зависит от скорости хаотического движения молекул. При подводе теплоты эта скорость увеличивается, тело нагревается, его температура повышается. При охлаждении – наоборот. Температура является мерой кинетической энергии молекул.

где m– масса молекулы;

v – средняя квадратичная скорость молекул;

Наиболее распространенными шкалами температуры являются шкалы °С (Цельсия) и К (Кельвина).

Цельсий построил шкалу температур по двум реперным точкам: это точки изменения агрегатного состояния воды при атмосферном давлении. Температуру замерзания воды (или таяния льда) он обозначил как ноль градусов. Температуру кипения воды (также при атмосферном давлении) он принял за сто градусов. Соединив две точки прямой и разделив этот отрезок между точками на сто частей он получил температурную шкалу, которую в его честь позже начали называть шкалой Цельсия.

Но если в сторону положительных температур шкала практически беспредельна (потому что существуют солнца, которые в одну секунду выделяют энергии больше, чем наше Солнце за год), то в сторону отрицательных температур есть предел температуры, при которой движение молекул полностью прекращается, и дальнейшее понижение температуры невозможно. Это предельное значение отрицательной температуры равно минус 273.15 °С, и температуру эту назвали абсолютным нулем. Английский ученый В. Томсон (лорд Кельвин) предложил от абсолютного нуля начинать отсчет температуры всех тел. Шкалы Цельсия и Кельвина связывает соотношение:

 

T = t° + 273.15 (6.7)

где T – абсолютная температура по шкале Кельвина, К;

t – температура по шкале Цельсия, °С.

Давление – это результат силового воздействия молекул рабочего тела (газа или жидкости) на стенки сосуда или на поверхность тела погруженного в этот газ (или жидкость).

Физический смысл давления:

где F – сила, воздействующая на поверхность, Н;

S – площадь поверхности, м2.

Эту единицу давления Н/м2 назвали паскалем, Па = Н/м2.

Но так как эта единица очень мала ее укрупняют, применяя килопаскали, кПа = 103 Па, и мегапаскали МПА = 106 Па.

Давление создаваемое жидкостью (или газом) зависит от плотности жидкости и высоты столба этой жидкости. Часто давление измеряют высотой столба жидкости.

отсюда: 

где r – плотность жидкости (газа), кг/м3;

g – ускорение силы тяжести, м/с2.

Приборы измеряющие давление (манометры, барометры, вакуумметры) измеряют не абсолютное давление, а разность между абсолютным давлением и атмосферным, так как для земных приборов точкой отсчета, нулем является атмосферное давление. Если давление в системе больше атмосферного, то манометр измеряет избыточное (или манометрическое) давление:

ризб = р0 – ратм (6.11)

Здесь р0 – абсолютное давление, Па.

ратм – атмосферное давление, ратм = 101320 Па.

А если давление в системе меньше атмосферного, вакуумметр измеряет величину давления, которого не хватает до атмосферного (величину вакуума):

рвак = ратм – р0 (6.12)

Предельная величина значения рвак численно равна ратм. И тогда давление будет равно нулю (как например в космосе). Удельный объем вещества представляет собой объем, занимаемый единицей массы вещества:

здесь V – объем вещества, м3;

m – масса вещества, кг.

Величиной обратной удельному объему является плотность вещества:

Метки: абсолютное давлениеатмосферное давлениебарометрвакуумметрДавлениедвижение молекулкинетическая энергияманометрмасса молекулыПараметры состоянияплотность жидкостипостоянная Больцманаскорость молекултепловое состояниеУдельный объем веществаускорение силы тяжестиученый ТомсонШкалы КельвинаШкалы Цельсия

PhysBook:Электронный учебник физики — PhysBook

Содержание

  • 1 Учебники
  • 2 Механика
    • 2.1 Кинематика
    • 2. 2 Динамика
    • 2.3 Законы сохранения
    • 2.4 Статика
    • 2.5 Механические колебания и волны
  • 3 Термодинамика и МКТ
    • 3.1 МКТ
    • 3.2 Термодинамика
  • 4 Электродинамика
    • 4.1 Электростатика
    • 4. 2 Электрический ток
    • 4.3 Магнетизм
    • 4.4 Электромагнитные колебания и волны
  • 5 Оптика. СТО
    • 5.1 Геометрическая оптика
    • 5.2 Волновая оптика
    • 5.3 Фотометрия
    • 5.4 Квантовая оптика
    • 5.5 Излучение и спектры
    • 5. 6 СТО
  • 6 Атомная и ядерная
    • 6.1 Атомная физика. Квантовая теория
    • 6.2 Ядерная физика
  • 7 Общие темы
  • 8 Новые страницы

Здесь размещена информация по школьной физике:

  1. материалы из учебников, лекций, рефератов, журналов;
  2. разработки уроков, тем;
  3. flash-анимации, фотографии, рисунки различных физических процессов;
  4. ссылки на другие сайты

и многое другое.

Каждый зарегистрированный пользователь сайта имеет возможность выкладывать свои материалы (см. справку), обсуждать уже созданные.

Учебники

Формулы по физике – 7 класс – 8 класс – 9 класс – 10 класс – 11 класс –

Механика

Кинематика

Основные понятия кинематики – Прямолинейное движение – Криволинейное движение – Движение в пространстве

Динамика

Законы Ньютона – Силы в механике – Движение под действием нескольких сил

Законы сохранения

Закон сохранения импульса – Закон сохранения энергии

Статика

Статика твердых тел – Динамика твердых тел – Гидростатика – Гидродинамика

Механические колебания и волны

Механические колебания – Механические волны

Термодинамика и МКТ

МКТ

Основы МКТ – Газовые законы – МКТ идеального газа

Термодинамика

Первый закон термодинамики – Второй закон термодинамики – Жидкость-газ – Поверхностное натяжение – Твердые тела – Тепловое расширение

Электродинамика

Электростатика

Электрическое поле и его параметры – Электроемкость

Электрический ток

Постоянный электрический ток – Электрический ток в металлах – Электрический ток в жидкостях – Электрический ток в газах – Электрический ток в вакууме – Электрический ток в полупроводниках

Магнетизм

Магнитное поле – Электромагнитная индукция

Электромагнитные колебания и волны

Электромагнитные колебания – Производство и передача электроэнергии – Электромагнитные волны

Оптика.

СТО

Геометрическая оптика

Прямолинейное распространение света. Отражение света – Преломление света – Линзы

Волновая оптика

Свет как электромагнитная волна – Интерференция света – Дифракция света

Фотометрия

Фотометрия

Квантовая оптика

Квантовая оптика

Излучение и спектры

Излучение и спектры

СТО

СТО

Атомная и ядерная

Атомная физика. Квантовая теория

Строение атома – Квантовая теория – Излучение атома

Ядерная физика

Атомное ядро – Радиоактивность – Ядерные реакции – Элементарные частицы

Общие темы

Измерения – Методы решения – Развитие науки- Статья- Как писать введение в реферате- Подготовка к ЕГЭ — Репетитор по физике

Новые страницы

Запрос не дал результатов.

Закон идеального газа

Закон идеального газа

Идеальный газ определяется как газ, в котором все столкновения между атомами или молекулами абсолютно упругие и в котором нет сил межмолекулярного притяжения. Можно представить себе это как набор совершенно твердых сфер, которые сталкиваются, но в остальном не взаимодействуют друг с другом. В таком газе вся внутренняя энергия находится в виде кинетической энергии, и любое изменение внутренней энергии сопровождается изменением температуры.

Идеальный газ можно охарактеризовать тремя переменными состояния: абсолютным давлением (P), объемом (V) и абсолютной температурой (T). Отношение между ними может быть выведено из кинетической теории и называется

  • n = количество молей
  • R = универсальная газовая постоянная = 8,3145 Дж/моль K
  • N = количество молекул
  • k = постоянная Больцмана = 1,38066 x 10 -23 Дж/К = 8,617385 x 10 -5 эВ/К
  • k = R/N A
  • N A = число Авогадро = 6,0221 x 10 23 /моль

Закон идеального газа можно рассматривать как результат кинетического давления молекул газа, сталкивающихся со стенками сосуда в соответствии с законами Ньютона. Но есть и статистический элемент в определении средней кинетической энергии этих молекул. Температура считается пропорциональной этой средней кинетической энергии; это вызывает идею кинетической температуры. Один моль идеального газа при СТП занимает 22,4 литра.

Расчет
Исключение из идеального газа: уравнение состояния Ван-дер-Ваальса
 Index

Концепции газового закона

Концепции кинетической теории

 1
Гиперфизика***** Термодинамика R Ступица 904121
Вернуться
В кинетической теории газов существуют определенные константы, ограничивающие непрекращающуюся молекулярную активность. Свойства газа описываются в терминах переменных состояния.
Заданный объем V любого идеального газа будет иметь одинаковое количество молекул. Масса тогда газ будет пропорционален молекулярной массе. Удобная стандартная величина – моль, масса газа в граммах, равной молекулярной массе в а.е.м. Число Авогадро – это количество молекул в моле. любого молекулярного вещества.
N A = число Авогадро = 6,0221 x 10 23 /моль

Средняя поступательная кинетическая энергия любого вида молекулы в идеальном газе:
Index

Концепции кинетической теории

 
Гиперфизика***** Термодинамика R Ступица
Вернуться

Переменная состояния – это точно измеримое физическое свойство, которое характеризует состояние системы независимо от того, как система довели до такого состояния. Оно должно быть однозначно однозначным, чтобы характеризовать состояние. Например, в примере с тепловой работой конечное состояние характеризуется определенной температурой (переменной состояния) независимо от было ли оно доведено до этого состояния нагреванием или совершением работы над это, или оба.

Типичными примерами переменных состояния являются давление P, объем V и температуры T. В законе идеального газа состояние n молей газа точно определяется этими тремя переменными состояния. Если свойство, например, энтальпия H, определяется как комбинация других переменных состояния, то это тоже состояние переменная. Энтальпия является одним из четырех «термодинамических потенциалов», а остальные три, внутренняя энергия U, свободная энергия Гельмгольца F и свободная энергия Гиббса G, также являются переменными состояния. Энтропия S также является переменной состояния.

В некоторых текстах используется термин «термодинамическая переменная» вместо описания «переменная состояния».

 Индекс

Концепции кинетической теории

 333
Гиперфизика***** Термодинамика R Неф
Вернуться

Моль (сокращенно моль) чистого вещества – это масса вещества в граммах, численно равная молекулярной массе в атомных единицах массы (а.е.м.). Моль любого материала будет содержать число молекул Авогадро. Например, углерод имеет атомную массу ровно 12,0 атомных единиц массы, поэтому моль углерода равен 12 граммам. Для изотопа чистого элемента массовое число А примерно равно массе в а.е.м. Точные массы чистых элементов с их нормальными изотопными концентрациями можно получить из периодической таблицы.

Один моль идеального газа будет занимать объем 22,4 литра при STP (стандартная температура и давление, 0°C и давление в одну атмосферу).

Номер Авогадро

STP широко используется в качестве стандартной точки отсчета для выражения свойств и процессов идеальных газов. Стандартная температура – ​​это точка замерзания воды, а стандартное давление – одна стандартная атмосфера. Их можно количественно оценить следующим образом:

Стандартная температура: 0°C = 273,15 K

Стандартное давление = 1 атмосфера = 760 мм рт.ст. = 101,3 кПа

Стандартный объем 1 моля идеального газа при нормальных условиях: 22,4 литра

 Индекс

Концепции кинетической теории

 333
Гиперфизика***** Термодинамика R Неф
Вернуться

Давление воздуха в спущенной шине вашего автомобиля равно нулю? Если он совершенно плоский, в нем все еще находится воздух атмосферного давления. Чтобы быть уверенным, в нем нулевое полезное давление, и ваш шинный манометр покажет ноль фунтов на квадратный дюйм. Большинство манометров показывают превышение давления над атмосферным давлением, и это превышение называется «манометрическим давлением». Хотя это полезное измерение для многих практических целей, оно должно быть преобразовано в абсолютное давление для таких приложений, как закон идеального газа.

Поскольку парциальный вакуум будет ниже атмосферного давления, часто используется фраза «отрицательное давление». Конечно, отрицательного абсолютного давления не существует, но небольшое снижение давления обычно используется для захвата жидкости в распылителях, автомобильных карбюраторах и во многих других устройствах. В случае дыхания мы говорим, что легкие производят отрицательное давление около -4 мм рт.ст. для всасывания воздуха, что, конечно, означает уменьшение на 4 мм рт.ст. по сравнению с окружающим атмосферным давлением.

Когда система находится под атмосферным давлением, как на левом изображении выше, считается, что манометрическое давление равно нулю. На этом изображении система открыта и находится в равновесии с атмосферой. На правом изображении система закрыта, а поршень нажат до тех пор, пока давление не станет около 15 фунтов/дюйм 2 . Это означает, что абсолютное давление увеличилось примерно вдвое за счет сжатия газа до половины его объема (закон идеального газа). Стандартное атмосферное давление в этих общепринятых единицах измерения США составляет 14,7 фунта/дюйм 9 .0019 2 , поэтому его необходимо добавить к указанному выше манометрическому давлению, чтобы получить абсолютное давление.

 Индекс

Концепции кинетической теории

 333
Гиперфизика***** Термодинамика R Неф
Вернуться

Для расчетов удобно представить закон идеального газа в виде:


где индексы i и f относятся к начальному и конечному состояниям некоторого процесса. Если температура должна быть постоянной, это становится:

, что называется законом Бойля.

Если давление постоянно, то закон идеального газа принимает форму

, который исторически назывался Законом Чарльза. Он подходит для экспериментов, проводимых при постоянном атмосферном давлении.

Все возможные состояния идеального газа могут быть представлены поверхностью PvT, как показано ниже. Также показано поведение, когда любая из трех переменных состояния поддерживается постоянной.

 Index

Концепции газового закона

Концепции кинетической теории

 1
Гиперфизика***** Термодинамика R Ступица 904121
Вернуться

Двухпараметрическое уравнение состояния для фазового равновесия резервуара и сжиженного природного газа | Канадская международная нефтяная конференция PETSOC

Skip Nav Destination

  • Цитировать
    • Посмотреть эту цитату
    • Добавить в менеджер цитирования
  • Делиться
    • Facebook
    • Твиттер
    • LinkedIn
    • MailTo

  • Получить разрешения

  • Поиск по сайту

Цитирование

Хоссейнбейги, Х. Р., Пазуки, Г.Р., и М. Эдалат. «Уравнение состояния с двумя параметрами для поведения фазового равновесия резервуара и сжиженного природного газа». Документ представлен на Канадской международной нефтяной конференции, Калгари, Альберта, июнь 2005 г. doi: https://doi.org/10.2118/2005-087

Скачать файл цитаты:

  • Рис (Зотеро)
  • Менеджер ссылок
  • EasyBib
  • Подставки для книг
  • Менделей
  • Бумаги
  • КонецПримечание
  • РефВоркс
  • Бибтекс

Расширенный поиск

Abstract

Основан на молекулярной теории модели твердого ядра. Параметры ne В этом исследовании получено уравнение состояния с кубическим уравнением состояния, зависящим от температуры и ацентрического фактора. Для расчета давления насыщенного пара и объема пара и жидкости чистого соединения это уравнение состояния требует критической температуры, критического давления и ацентрического фактора соединения. Предложенное уравнение состояния применяется для расчета PVT и VLE различных чистых флюидов и флюидных смесей. Средние значения абсолютных отклонений прогнозируемых давления пара, объема пара и плотности насыщенной жидкости для 30 чистых соединений составляют 0,814, 2,614 и 5,814% соответственно. Результаты сравниваются с результатами, полученными с помощью обычно используемых кубических уравнений состояния. Кроме того, приводятся сравнения с упомянутыми кубическими уравнениями состояния для предсказания некоторых термодинамических свойств, включая вторые вириальные коэффициенты и тепловые свойства. Результаты показывают, что новое уравнение состояния дает лучшие результаты. Кроме того, также показана способность уравнения состояния предсказывать молярную теплоемкость газов при постоянном давлении и объеме, скорость звука в газах и нулевую линию для газов.

Введение

Уравнение состояния является важным инструментом для прогнозирования фазовых равновесий на нефтеперерабатывающих, нефтяных, нефтегазовых месторождениях и во многих других химических отраслях промышленности. Кроме того, с помощью уравнений состояния рассчитывают такие свойства соединений, как давление паров, плотность пара и жидкости, тепловые свойства и растворимость веществ в сверхкритических флюидах [1–5]. Из многих уравнений состояния кубические уравнения состояния в настоящее время считаются наиболее применимыми для таких расчетов. Кубические уравнения состояния можно разделить на две категории. (i) Кубические уравнения с двумя параметрами для членов отталкивания и притяжения, таких как уравнения Ван-дер-Ваальса [6], Редлиха-Квонга [7], Соаве-Редлиха-Квонга (SRK) [8] и Пенга-Робинсона (PR) [9].] и т. д. (ii) Кубические уравнения с тремя или более параметрами, такие как Hyene [10], Patel-Teja [11], Trebble-Bishnoi [12] и т. д. Хотя увеличение числа параметров делает кубическое уравнение более точным для расчета свойств чистых компонентов, распространение этого типа уравнений состояния на смеси требует большего количества правил смешивания и, следовательно, становится более трудным.

Уравнения состояния PR и SRK являются лучшим кубическим уравнением состояния с двумя параметрами среди других.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *