Строительные материалы

Газовые законы
Идеальные и реальные газы. Превращение теплоты в механическую работу в тепловых установках происходит при участии рабочего тела, которым является газ или пар. Газы, которые встречаются на практике, называют реальными. Молекулы этих газов имеют конечный объем, между ними существуют силы притяжения, существенно влияющие на их параметры. Молекулы
газа, заключенного в сосуд, находятся в непрерывном хаотическом движении. При этом они сталкиваются друг с другом и со
стенками сосуда. Таким образом, молекулы обладают кинетической энергией хаотического движения. А так как между молекулами существуют силы сцепления, то они обладают еще и определенной потенциальной энергией взаимодействия, которая зависхiт от расстояния между ними. для простоты изучения свойств газообразного рабочего тела введено понятие — идеальный газ.
Идеальным называют воображаемый газ, в котором молекулы рассматриваются как материальные точки (обладающие массой, но не имеющие объема), между которыми отсутствуют силы взаимодействи я.
При больших объемах и малых давлениях, когда расстояние между молекулами во много раз больше собственных размеров молекул, а также при высоких температурах, когда интенсивность хаотического движения молекул велика и поэтому молекулы слабо взаимодействуют между собой, складываются условия, при которых реальный газ можно с некоторым приближением считать идеальным. Это позволяет вести расчеты для реальных газов по уравнениям, выведенным для идеальных газов, что упрощает сами расчеты и понимание сущности процессов, протекающих в газах. В связи с этим изучение термодинамическых свойств идеальных газов имеет не только теоретическое, но и большое практическое значение.
Основные параметры рабочего тела. Наиболее важными параметрами, хара ктерiiзующями газообразное вещество, являются давление? температура и удельный объем. Эти параметры взавмосвязаны, и знание двух из них позволяет определить третий.
Давление. В результате хаотического движения молекулы газа систематически ударятотся о стенки заключающего их сосуда.
90
Суммарное действi:е всех ударяющихся молекул определяет давУiеНие газа на стенки сосуда. давление газа измеряют такими же приборами и в тех же единицах (Па), что и давление жидкости.
Температура. Средняя кинетическая энергия хаотического движения молекул характеризует температуру газа. Чем витенсiiвней движутся его молекулы, т. е. чем больше кинетическая энергия хаотического движения, тем выше температура. В Международной системе (СИ) в качестве единицы температуры принят кельвин (К). По термодивамической шкале один кельвин равен 1/273,15 части тройной точки воды. Тройной точкой называется температура, при которой все три фазы вещества (твердая, жидкая и газообразная) находятся в равновесии.
допускается к гiрименениiо международная практическая температурная шкала Цельсия с ценой деления 1 °С. Поскольку 1 К на ‘iермодвнамвческой шкале равен 1 °С на шкале Цельсия, то температура, выраженная в кельнвиах, связана с температурой, выраженной в градусах Цельсия, следующей зависимостью:
Т = 273,15 + .
_х_=.i_. (109)
Нами взяты равные объемы газов, поэтому, разделiiв числи‚ель в знаменатель левой части уравнения на объем, получим
гае и р — плотности газов.
Так как удельный объем ‘= 1/р, то в/в = 48 или
= (111)
Удельный оббем. Этот параметр — такой же в измеряется в тех же единицах, что в для жидкости.
Киломоль. Закон Авогадро. В технической термодинамвке часто используют понятие киломоль (кмоль), т. е. количество iющества в килограммах, чiiсленво равное его молекулярной массе. Киломоль вещества с молекулярной массой равен кг, в М кг содержит М/ кмолей.
Закон Авогадро для идеальных газов заключается в следующем: все газы при одинаковом давлении и температуре содержат в равных объемах одинаковое число молекул. Из этого закона следует, что массы двух равных объемов различных газов с молекулярными массами 1% и равны соответственно М1 = iп1М н М2 = т2М, где т1 в т2 — соответственно масса одной молекулы рассматриваемых газов; М — число молекул во взятом объеме.
Массы молекул дропорциояальны молекулярным массам: т1 =
гii т2 = где г — коэффициент врогiорциональности,
огда М1 = в М2 = гМр..