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. 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, равная 8314,8 Па-м Дкмоль-К). Макропараметры и универсальная газовая постоянная. Газовая постоянная (также известная как молярная газовая постоянная, универсальная газовая постоянная или идеальная газовая постоянная) обозначается символом R или R. Это эквивалентно постоянная Больцмана, но выраженная в единицах энергии на приращение.
Универсальная газовая постоянная
Физическая постоянная, эквивалентная постоянной Больцмана, но в других единицах измерения Газовая постоянная (также известная как молярная газовая постоянная, универса. Для одного моля газа постоянная в правой части уравнения равна универсальной газовой постоянной. 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. Выясним физический смысл универсальной газовой постоянной R. КлапейронаУравнение Менделеев. Универсальная газовая постоянная выражается через произведение постоянной Больцмана на число Авогадро.
Чему равна универсальная газовая постоянная: формула
Универсальная газовая постоянная Значение, принятое как 8.31446261815324. Универсальная газовая постоянная возникает и в приложениях термодинамики, относящихся к жидкостям и твёрдым телам. Газовая постоянная, универсальная физическая постоянная R, входящая в уравнение состояния 1 моля идеального газа: pv = RT (см. Клапейрона уравнение), где р — давление, v — объём, Т — абсолютная температура. Универсальная газовая постоянная, её физический смысл, численное значение и размерность.
чем отличается газавая постоянная от газовой универсальной?
В этой связи изложение различных газовых постоянных на основе единой концепции актуально. Например, в учебнике И. Савельева [1, с. Согласно закону Авогадро при нормальных условиях объём любого газа постоянен. Отсюда следует, что в случае, когда количество газа равно одному молю, константа Ь в 1 будет одинаковой для всех газов. Обозначим константу Ь для одного моля буквой Я. Константа Я называется молярной газовой постоянной или просто газовой постоянной». Другие газовые постоянные в учебнике не приводятся.
Например, в [2, с. Постоянная Больцма-на является одной из фундаментальных физических констант. Открытие этих констант следует считать одним из выдающихся достижений физической науки, поскольку они дают нам информацию о наиболее фундаментальных, основополагающих свойствах материи. В то же время физические постоянные представляют собой одну из крупнейших нерешённых проблем современной науки, так как, измеренные экспериментально с высокой степенью точности, они не имеют пока сколь-либо убедительной теоретической интерпретации. В этой связи раскрытие физического смысла газовых постоянных, включающих в себя и постоянную Больцмана, представляет несомненный научный интерес. Ниже изложен новый метод введения газовых постоянных, основанный на аналогии с методом введения различных видов теплоёмкости теплоёмкости тела, удельной, молярной и молекулярной.
Это означает, что с ростом давления на газ его объем уменьшается, и наоборот.
Для неизменного количества газа закон Бойля — Мариотта можно также интерпретировать следующим образом: при неизменной температуре произведение давления на объем является величиной постоянной. Закон Бойля — Мариотта выполняется строго для идеального газа и является следствием уравнения Менделеева Клапейрона. Для реальных газов закон Бойля — Мариотта выполняется приближенно.
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. Чуть больше испарилось - увеличивается конденсация, чуть больше сконденсировалось - увеличилось испарение. В этом случае говорят, что газожидкостная система находится в термодинамическом равновесии на границе двух своих сред - жидкости и газа. Сложнее обстоит дело для высоких значений средней плотности. В этом случае даже при низких температурах количество углекислоты в баллоне в жидком состоянии весьма велико, а газовая фаза представлена незначительной областью в самой верхней части баллона. В этом случае при повышении температуры углекислоты траектория системы также следует кривой раздела между жидкостью и газом на диаграмме состояния с поддержанием термодинамического равновесия между жидкостью и газом. Однако из-за существенного коэффициента объемного расширения углекислоты точное значение мне в литературе найти не удалось жидкая фаза с ростом температуры быстро увеличивается в объеме, занимая свободное пространство в котором раньше располагалась газовая фаза.
Обозначим константу Ь для одного моля буквой Я. Константа Я называется молярной газовой постоянной или просто газовой постоянной». Другие газовые постоянные в учебнике не приводятся. Например, в [2, с. Постоянная Больцма-на является одной из фундаментальных физических констант. Открытие этих констант следует считать одним из выдающихся достижений физической науки, поскольку они дают нам информацию о наиболее фундаментальных, основополагающих свойствах материи. В то же время физические постоянные представляют собой одну из крупнейших нерешённых проблем современной науки, так как, измеренные экспериментально с высокой степенью точности, они не имеют пока сколь-либо убедительной теоретической интерпретации. В этой связи раскрытие физического смысла газовых постоянных, включающих в себя и постоянную Больцмана, представляет несомненный научный интерес. Ниже изложен новый метод введения газовых постоянных, основанный на аналогии с методом введения различных видов теплоёмкости теплоёмкости тела, удельной, молярной и молекулярной. Поскольку молярный объём при нормальных физических условиях для всех разрежённых газов имеет одинаковое значение, то и молярная газовая постоянная для всех газов также имеет одинаковое значение. Это дало основание называть эту газовую постоянную универсальной газовой постоянной. Однако этот термин не соответствует уравнению связи 4 для молярной газовой постоянной и поэтому считается устаревшим. Таким образом, предложенный метод, классифицирующий газовые постоянные в зависимости от выбранных порций вещества, предопределяет постоянную Больцмана в качестве газовой постоянной, определяемой для порции вещества в одну молекулу. Соотношение Больцмана выгравировано на его памятнике в Вене.
ВСЕ, ЧТО ТЫ ХОТЕЛ ЗНАТЬ О ГАЗАХ, НО БОЯЛСЯ СПРОСИТЬ
В таких случаях, универсальная газовая постоянная обычно дается другой символ , такой как R , чтобы отличить его. Обратите внимание на использование единиц измерения в киломолях, что дает коэффициент 1000 в константе. USSA1976 признает, что это значение не согласуется с приведенными значениями для постоянной Авогадро и постоянной Больцмана.
Наиболее характерным свойством является сжимаемость и способность расширяться. Газы не имеют собственной формы, они расширяются до тех пор, пока равномерно не заполнят весь сосуд, куда их поместили. Это означает, что газы не имеют собственного объема, то есть объем газа определяется объемом сосуда, в котором он находится. Газ оказывает на стенки сосуда давление, одинаковое во всех направлениях. Еще одним свойством газов является их способность смешиваться друг с другом в любых соотношениях. Подобно газам, жидкости не имеют определенной формы. Жидкость принимает форму того сосуда, в котором она находится, при установившемся под влиянием силы тяжести некотором ее уровне.
В терминах постоянной Больцмана закон идеального газа может быть записан как: куда N - количество частиц атомов или молекул идеального газа. Учитывая связь с постоянной Больцмана, идеальная газовая постоянная также появляется в уравнениях, не связанных с газами. 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.
Давайте решим парочку задач относительно газовых объемных и массовых расходов в предположении, что состав газа не изменяется газ не диссоциирует - что верно для большинства газов в указанных выше пределах применимости. Данная задача актуальна в основном, но не только, для применений и устройств, в которых напрямую измеряется объем газа. Попробуем сформулировать несколько важных на практике выводов для данного случая: показатели объемного счетчика газа тем "весомее", чем ниже температура выгодно поставлять "теплый" газ выгодно покупать "холодный" газ Как с этим бороться?
Что такое газовая постоянная и как она определяется
идеальная газовая постоянная, универсальная газовая постоянная или молярная газовая постоянная. Газовая постоянная (R) - это константа пропорциональности, используемая в уравнении идеального газа и уравнении Нернста. идеальная газовая постоянная, универсальная газовая постоянная или молярная газовая постоянная. Газовая постоянная (R) - это константа пропорциональности, используемая в уравнении идеального газа и уравнении Нернста. Формула Связь постоянной Больцмана, постоянной Авогадро и универсальной газовой постоянной. Универсальная газовая постоянная равна разности молярных теплоёмкостей идеального газа при постоянном давлении и постоянном объёме.
Уравнение Клапейрона-Менделеева. Единицы измерения универсальной газовой постоянной. Пример задачи
Универсальная газовая постоянная выражается через произведение постоянной Больцмана на число Авогадро. Для одного моля газа постоянная в правой части уравнения равна универсальной газовой постоянной. КлапейронаУравнение Менделеев.