Универсальная газовая постоянная (R) — это величина, которая является константой, численно равная работе расширения одного моля идеального газа в изобарном процессе при увеличении температуры на 1 K. универсальная газовая постоянная, равная 8314,8 Па-м Дкмоль-К). универсальная газовая постоянная — Постоянная (R), входящая в управление состояния для моля идеального газа (pv = RT), одинаковая для всех идеальных газов. Значение универсальной газовой постоянной зависит от системы единиц, в которой она измеряется.
Как определить газовую постоянную?
- Газовая постоянная: определение, свойства и применение в термодинамике
- Универсальная газовая постоянная — Энциклопедия
- Из Википедии — свободной энциклопедии
- Еще термины по предмету «Теплоэнергетика и теплотехника»
Чтобы получить доступ к этому сайту, вы должны разрешить использование JavaScript.
Например, зададимся целью выяснить массу аргона, находящегося в стандартном 40-литровом баллоне при 150атм. Непосредственно из уравнения состояния имеем: Аргон - одноатомный в отличии от кислорода, азота, водорода в молекуле которых два атома газ с атомной массой 40 химию надо было учить! Еще раз напоминаю: в уравнении состояния использовать необходимо абсолютную температуру по шкале Кельвина! Однако, ошибка составляет менее полутора процентов, что для практических целей представляется вполне приемлемым. Уравнение является достаточно простым и позволяет предсказывать результаты различных воздействий на газ без проведения широкомасштабных экспериментов, влекущих за собой человеческие жертвы и разрушения. Поведение углекислоты в условиях близких к условиям ожижения будет рассмотрено в отдельной главе. Уравнение состояния идеального газа к ацетилену С2Н2 в баллоне применить невозможно, так как ацетилен там находится не в виде свободного газа, а в виде раствора ацетилена в ацетоне и живет по совершенно иным законам. Последнее, что необходимо добавить в этой главе. В левой и правой части уравнения состояния идеального газа стоит величина с размерностью энергии опустим доказательство этого факта, его можно найти в любом учебнике физики. Более того, это энергия, заключенная в газе, и есть!
Причем в левой части уравнения она выражена через чисто механические величины объем и давление , а в правой - через термодинамические температуру , т. Для вашего понимания серьезности положения проведем расчет энергии, заключенной в 40-литровом баллоне с аргоном азотом, гелием, кислородом, да все равно…. Если ты не птица - отнесись к этим цифрам со всей серьезностью. Сжиженные газы и газы вблизи условий ожижения. Существуют уравнения состояния, описывающие так называемые "реальные газы", то есть, уравнения, учитывающие тот факт, что газы, на самом деле, состоят не из идеальных круглых и абсолютно упругих шариков, а из вполне конкретных молекул, обладающих при определенных условиях некоторым притяжением друг к другу и, в результате, могущих, при достаточно низких температурах и относительно высоких давлениях, переходить в конденсированные состояния жидкость, твердое тело. Однако универсальность и точность описания, которые обеспечивают эти уравнения, не слишком высока, а сложность самих уравнений выходит далеко за рамки школьного курса. Исходя из этих соображений, приводить их здесь не представляется целесообразным. Поэтому мы ограничимся некоторыми общими соображениями и экспериментальными фактами, не тратя времени на их теоретическое обоснование. И конкретно сосредоточим усилия на практически важном для нас случае сжиженной углекислоты.
Вот он: Понимать изображенное на этом рисунке надо так: в твердом состоянии мы кратко будем называть его "лед" вещество может находится лишь при совершенно определенных температурах и давлениях область "лед" на диаграмме. Пусть вещество находится при некоторой температуре ТА и давлении РА. Тогда на диаграмме эта ситуация может быть отмечена графически точкой точка А. Надо ясно понимать, что все газы есть пары своих жидкостей. Когда газ пар охлаждается он превращается снова в жидкость. Этот процесс называется "конденсация" капли на крышке кипящего чайника - результат этого процесса, там пар, соприкасаясь с более холодной, чем днище чайника, крышкой, превращается обратно в воду. Она изображает процесс т. Этот процесс весьма характерен для углекислоты. Глядя на диаграмму, легко заметить, что процесс возгонки может идти только при достаточно низких давлениях, а при более высоких - переход из льда в жидкость идет обязательно через промежуточную жидкую фазу.
Температура остается неизменной, а жидкость, тем не менее, испаряется. На этом, в частности, основан процесс вакуумной сушки, широко применяемый в пищевой промышленности бульонные кубики "Магги" и прочая дребедень. Этот момент важный. В реальной жизни мы, как правило, находимся в условиях постоянного атмосферного давления и, поэтому, подсознательно считаем, что процессы перехода "лед" - "жидкость" - "газ" вызваны только нагреванием чайник - на огонь, пиво - в морозилку , но, на самом деле, фазовые переходы наблюдаются в результате действия двух факторов - изменения температуры и давления. Особый интерес представляет точка КТ на фазовой диаграмме. Это - так называемая "критическая точка". Если температура вещества выше, чем соответствующая этой точке "критическая температура", то, независимо от плотности вещества, нет возможности отличить жидкость от газа. Представить себе такое состояние весьма трудно, так как в реальной жизни, практически мы не имеем дела с достаточно плотными веществами при температуре выше критической из-за малости атмосферного давления. Для общего развития добавим, что точка эта весьма устойчива в экспериментах по температуре, так как пока не расплавится весь лед а на это требуется некоторая энергия , дальнейшее повышение температуры вещества например, воды не происходит, даже если его подогревать.
Правда, отличается "правильный ноль" от "приблизительного" лишь на доли градуса. Важно понимать, что фазовые диаграммы вышеуказанного вида характерны для всех вообще веществ, другой вопрос, что конкретный их вид, а также положение тройной и критической точек для разных веществ весьма различаются. Перейдем теперь к собственно к углекислоте. Надо ясно понимать, что представление о фазовых диаграммах мы ввели тоже несколько упрощенное, однако с углекислотой придется разобраться до тонкостей. С громадным трудом мне удалось-таки добыть ее фазовую диаграмму, причем только из одного источника, который, в свою очередь, ссылается на другой иностранный источник, которого я не видел. Короче, достоверность сведений на этой диаграмме проблематична, однако, приблизительно на ощущения она все-таки чему-то соответствует, кроме того, другой все равно нет.
Удельная или индивидуальная газовая постоянная В удельная газовая постоянная или индивидуальная газовая постоянная газа или смеси газов ргаз или просто р определяется универсальной газовой постоянной, деленной на молярную массу газа или смеси.
В то время как универсальная газовая постоянная одинакова для всех идеальных газов, конкретная или индивидуальная газовая постоянная применима к конкретному газу или смеси газов, такой как воздух. Например, уравнение скорости звука обычно записывается через удельную газовую постоянную.
В дальнейшем, с развитием методов точного эксперимента, были получены все более точные значения универсальной газовой постоянной. Это свидетельствует о гениальной прозорливости великого русского ученого. Помимо классического применения для расчетов параметров идеальных газов, универсальная газовая постоянная находит применение и в других областях. Применение в химии В химии значение R используется при изучении явлений, связанных с участием газов - например, для анализа скорости протекания газофазных реакций. Кроме того, универсальная газовая постоянная позволяет рассчитать такие термохимические показатели, как энтальпия образования и энтропия.
Дело в том, что она соответствует чему для идеального газа, тогда как реальные газы демонстрируют отклонения от идеальности.
Понятие парциального объема необходимо для того, чтобы сравнивать разные количества газов складывать, делить. А это можно сделать только с такими объемными количествами газов, которые находятся в одинаковых условиях то есть имеют одинаковые Т и р. Согласно закону Амага.
Задачей расчета газовой смеси является определение, на основании заданного газового состава смеси, газовой постоянной или средней молярной массы. Остальные параметры можно вычислить по уравнению состояния.
9.2. Уравнения состояния и закономерности движения газа
Постоянную R можно также интерпретировать несколько иначе: если затратить на нагрев одного моль газа энергию в 8,314 джоуля, то его температура возрастет на 1 кельвин. Иными словами, R характеризует связь между энергией и температурой для фиксированного количества вещества. Заметим, что величина R в физике не является базовой фундаментальной константой такой, как скорость света или постоянная Планка. Поэтому с помощью выбора соответствующей температурной шкалы и количества частиц в системе можно добиться того, что R будет равно 1. Впервые постоянную R в физику ввел Д. Менделеев, заменив ею в универсальном уравнении состояния Клапейрона ряд других констант. Отметим, что хотя величина R введена для газов, в современной физике она используется также в уравнениях Дюлонга и Пти, Клаузиуса-Моссотти, Нернста и в некоторых других. Постоянные kB и R Люди, которые знакомы с физикой, могли заметить, что существует еще одна постоянная величина, которая во всех физических уравнениях выступает в качестве переводного коэффициента между энергией и температурой. Эта величина называется постоянной Больцмана kB.
Очевидно, что должна существовать математическая связь между kB и R. Такая связь действительно существует, она имеет следующий вид: Здесь NA - это огромное число, которое называется числом Авогадро. Если количество частиц системы равно NA, то говорят, что система содержит 1 моль вещества.
Это не что иное, как закон Бойля—Мариотта — одна из первых экспериментально полученных формул, описывающих поведение газов. С другой стороны, при постоянном давлении например, внутри воздушного шарика, где давление газа равно атмосферному повышение температуры сопровождается увеличением объема. А это — закон Шарля , другая экспериментальная формула поведения газов. Закон Авогадро и закон Дальтона также являются следствиями универсального газового закона. Этот закон представляет собой то, что в физике принято называть уравнением состояния вещества, поскольку он описывает характер изменения свойств вещества при изменении внешних условий. Строго говоря, этот закон в точности выполняется только для идеального газа.
Идеальный газ представляет собой упрощенную математическую модель реального газа: молекулы считаются движущимися хаотически, а соударения между молекулами и удары молекул о стенки сосуда — упругими, то есть не приводящими к потерям энергии в системе.
В шарике с жидкой водой, например, молекулы упакованы плотно, как если бы шарик был заполнен микроскопическими дробинками. Поэтому вода не поддается, в отличие от воздуха, упругому сжатию.
Так же есть:.
Объем уменьшился в 15 раз, это значит, что в состоянии 2 объем в 15 раз меньше, чем в состоянии 1: Получили простую систему уравнений, решим ее — это будет математическая часть решения. Подставим второе давление: Выразим давление во втором состоянии: Получили ответ: 4,2 МПа или 42 атмосферы. Задача 3. Какой была начальная температура? В задаче описано изменение состояния газа. За неимением другой информации будем применять модель идеального газа. Речь идет о закрытом баллоне.
Это значит, во-первых, что масса газа постоянна, а, во-вторых, баллоны обычно жесткие, значит, и объем не изменяется. Поэтому можем описать процесс как изохорный. Запишем уравнение для изохорного процесса: Перепишем условие в математическом виде, чтобы можно было подставлять в уравнение. Температура увеличилась на 15 К, значит,. Часто бывает удобно выразить зависимость одного параметра от другого в виде графиков. Это наглядно, помогает лучше представить себе процесс, а иногда по графикам можно оценить численные значения. Начертим графики зависимостей параметров газа и разберемся, какую информацию можно из них получить. Начнем с изотермического процесса,. Чтобы начертить график зависимости давления от объема, нужно переписать уравнение в виде : Это обратно пропорциональная зависимость типа , и ее график имеет вид гиперболы см.
Изотермический процесс на графике зависимости давления от температуры От константы зависит расположение кривой: чем больше константа, тем выше располагается график. А вы помните, что константа содержит температуру, в промежуточном варианте уравнение выглядело так: Так что если у нас есть две изотермы для одной и той же массы газа, значит, каждая изотерма описывает процесс, при котором температура постоянна. Но в первом случае эта постоянная температура равна , которая меньше, чем постоянная температура во втором случае см. Графики двух остальных изопроцессов мы будем рассматривать в координатах и , поэтому сразу рассмотрим и изотермический процесс в этих координатах. Начертим график см.
Универсальная газовая постоянная равна в химии
Физическая постоянная, эквивалентная постоянной Больцмана, но в других единицах измерения Газовая постоянная (также известная как молярная газовая постоянная, универса. Газовая постоянная — универсальная физическая постоянная R, входящая в уравнение состояния 1 моля идеального газа. ГАЗОВАЯ ПОСТОЯННАЯ универсальная (молярная, R), фундам. физич. константа, входящая в уравнение состояния 1 моля идеального газа: pv=RT. Универсальная газовая постоянная (R = 8.31 Дж/(моль К)) — произведение постоянной Больцмана на число Авогадро. Универсальная газовая постоянная Значение, принятое как 8.31446261815324.
Определение и значение
- Популярные статьи:
- Чтобы получить доступ к этому сайту, вы должны разрешить использование JavaScript.
- Основное уравнение МКТ
- Популярные статьи:
- Универсальная газовая постоянная — Википедия. Что такое Универсальная газовая постоянная
Чему равна константа R?
Это число называется универсальной газовой постоянной, она одинакова для всех газов и равна pR. Постоянная Больцмана определяется как отношение универсальной газовой постоянной к числу Авогадро. Макропараметры и универсальная газовая постоянная. универсальная газовая постоянная — Постоянная (R), входящая в управление состояния для моля идеального газа (pv = RT), одинаковая для всех идеальных газов.
Газовая постоянная
Причем в левой части уравнения она выражена через чисто механические величины объем и давление , а в правой - через термодинамические температуру , т. Для вашего понимания серьезности положения проведем расчет энергии, заключенной в 40-литровом баллоне с аргоном азотом, гелием, кислородом, да все равно…. Если ты не птица - отнесись к этим цифрам со всей серьезностью. Сжиженные газы и газы вблизи условий ожижения. Существуют уравнения состояния, описывающие так называемые "реальные газы", то есть, уравнения, учитывающие тот факт, что газы, на самом деле, состоят не из идеальных круглых и абсолютно упругих шариков, а из вполне конкретных молекул, обладающих при определенных условиях некоторым притяжением друг к другу и, в результате, могущих, при достаточно низких температурах и относительно высоких давлениях, переходить в конденсированные состояния жидкость, твердое тело. Однако универсальность и точность описания, которые обеспечивают эти уравнения, не слишком высока, а сложность самих уравнений выходит далеко за рамки школьного курса. Исходя из этих соображений, приводить их здесь не представляется целесообразным. Поэтому мы ограничимся некоторыми общими соображениями и экспериментальными фактами, не тратя времени на их теоретическое обоснование.
И конкретно сосредоточим усилия на практически важном для нас случае сжиженной углекислоты. Вот он: Понимать изображенное на этом рисунке надо так: в твердом состоянии мы кратко будем называть его "лед" вещество может находится лишь при совершенно определенных температурах и давлениях область "лед" на диаграмме. Пусть вещество находится при некоторой температуре ТА и давлении РА. Тогда на диаграмме эта ситуация может быть отмечена графически точкой точка А. Надо ясно понимать, что все газы есть пары своих жидкостей. Когда газ пар охлаждается он превращается снова в жидкость. Этот процесс называется "конденсация" капли на крышке кипящего чайника - результат этого процесса, там пар, соприкасаясь с более холодной, чем днище чайника, крышкой, превращается обратно в воду.
Она изображает процесс т. Этот процесс весьма характерен для углекислоты. Глядя на диаграмму, легко заметить, что процесс возгонки может идти только при достаточно низких давлениях, а при более высоких - переход из льда в жидкость идет обязательно через промежуточную жидкую фазу. Температура остается неизменной, а жидкость, тем не менее, испаряется. На этом, в частности, основан процесс вакуумной сушки, широко применяемый в пищевой промышленности бульонные кубики "Магги" и прочая дребедень. Этот момент важный. В реальной жизни мы, как правило, находимся в условиях постоянного атмосферного давления и, поэтому, подсознательно считаем, что процессы перехода "лед" - "жидкость" - "газ" вызваны только нагреванием чайник - на огонь, пиво - в морозилку , но, на самом деле, фазовые переходы наблюдаются в результате действия двух факторов - изменения температуры и давления.
Особый интерес представляет точка КТ на фазовой диаграмме. Это - так называемая "критическая точка". Если температура вещества выше, чем соответствующая этой точке "критическая температура", то, независимо от плотности вещества, нет возможности отличить жидкость от газа. Представить себе такое состояние весьма трудно, так как в реальной жизни, практически мы не имеем дела с достаточно плотными веществами при температуре выше критической из-за малости атмосферного давления. Для общего развития добавим, что точка эта весьма устойчива в экспериментах по температуре, так как пока не расплавится весь лед а на это требуется некоторая энергия , дальнейшее повышение температуры вещества например, воды не происходит, даже если его подогревать. Правда, отличается "правильный ноль" от "приблизительного" лишь на доли градуса. Важно понимать, что фазовые диаграммы вышеуказанного вида характерны для всех вообще веществ, другой вопрос, что конкретный их вид, а также положение тройной и критической точек для разных веществ весьма различаются.
Перейдем теперь к собственно к углекислоте. Надо ясно понимать, что представление о фазовых диаграммах мы ввели тоже несколько упрощенное, однако с углекислотой придется разобраться до тонкостей. С громадным трудом мне удалось-таки добыть ее фазовую диаграмму, причем только из одного источника, который, в свою очередь, ссылается на другой иностранный источник, которого я не видел. Короче, достоверность сведений на этой диаграмме проблематична, однако, приблизительно на ощущения она все-таки чему-то соответствует, кроме того, другой все равно нет. Хуже того: так как она досталась мне практически безо всякого описания, я и сам не могу объяснить всех особенностей поведения углекислоты, на ней присутствующих. Поэтому, по меньшей мере половину из дальнейших рассуждений следует начинать словами: "Как я понял из отрывочных сведений …" или: "Сколько я могу догадаться …", однако для краткости изложения мы все эти периоды и красивости опустим. Итак фазовая диаграмма углекислоты: На диаграмме легко увидеть знакомые черты фазовых диаграмм вообще: тройную точку, критическую точку, линии, разделяющие области, где может существовать лед, жидкость, газ.
На следующем рисунке я их выделил черным цветом. Собственно это и есть фазовая диаграмма. Они просто наложены на ту же фазовую диаграмму для удобной привязки к ней. Причем под плотностью следует понимать усредненную плотность системы в пределах сосуда, ее содержащего. Иными словами, если в сосуде емкостью один литр при некоторых условиях содержится 0,6 кг жидкой углекислоты и 0,4кг газообразной, усредненную плотность газовой системы следует принимать равной сумме масс обоих фаз, деленную на совокупно занимаемый ими объем. Легко объяснимо поведение системы для небольших значений плотности. С повышением температуры начнется более интенсивное испарение углекислоты с поверхности жидкости, однако прирост давления будет не очень значительным, ибо если в какой-то момент испарится чуть больше жидкости, чем нужно, давление в баллоне повысится, система перейдет в область диаграммы "жидкость" и, следовательно, начнется активный процесс конденсации газообразной углекислоты то есть превращения ее обратно в жидкость.
Выпуск 103. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. Клапейрона уравнение , где р давление, v объём, Т абсолютная температура.
С точки зрения молекулярно-кинетической теории внутренняя энергия вещества складывается из кинетической энергии всех атомов и молекул и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом. В частности, внутренняя энергия идеального газа равна сумме кинетических энергий всех частиц газа, находящихся в непрерывном и беспорядочном тепловом движении. Внутренняя энергия идеального газа зависит только от его температуры и не зависит от объема закон Джоуля.
Молекулярно-кинетическая теория приводит к следующему выражению для внутренней энергии одного моля идеального одноатомного газа гелий, неон и др. Она не зависит от того, каким путем было реализовано данное состояние. Принято говорить, что внутренняя энергия является функцией состояния.
Чтобы было легче понять Закон Бойля Мариотта представим, что вы сдавливаете надутый воздушный шарик. Поскольку свободного пространства между молекулами воздуха достаточно, вы без особого труда, приложив некоторую силу и проделав определенную работу, сожмете шарик, уменьшив объем газа внутри него.
Это одно из основных отличий газа от жидкости. В шарике с жидкой водой, например, молекулы упакованы плотно, как если бы шарик был заполнен микроскопическими дробинками.
Почему газовая постоянная r называется универсальной кратко
В результате изучения свойств идеальных газов установлено, что для любого газа произведение абсолютного давления на удельный объем, деленное на абсолютную температуру газа, есть величина постоянная, т.е. Универсальная газовая постоянная — термин, впервые введённый в употребление Д. Менделеевым в 1874 г. Численно равна работе расширения одного моля идеального газа в изобарном процессе при увеличении температуры на 1 К. Рассмотрим вариант решения задания из учебника Мякишев, Буховцев 10 класс, Просвещение: 3. Почему газовая постоянная R называется универсальной? Выясним физический смысл универсальной газовой постоянной R. Газовое агрегатное состояние материи характеризуется хаотичным расположением. Другими словами, универсальная газовая постоянная количественно характеризует способность газа к тепловому расширению при постоянном давлении.
Уравнение состояния вещества
Газовая постоянная газов. Единицы измерения универсальной газовой постоянной. Значение газовой постоянной является универсальным и применимо к любым газам, если они находятся в нормальных условиях. Единицы измерения универсальной газовой постоянной. где газовая постоянная Я равна универсальной газовой постоянной, делённой на молекулярную массу» (правильно молярную массу). ГАЗОВАЯ ПОСТОЯННАЯ — (обозначение R), универсальная постоянная в газовом уравнении (см. ЗАКОН ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА), также называемая универсальной молярной газовой постоянной, равна 8,314510 ДжК 1 моль 1.