Универсальная газовая постоянная равна разности молярных теплоёмкостей идеального газа при постоянном давлении и постоянном объёме. 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 (R = 8.31 Дж/(моль К)) — произведение постоянной Больцмана на число Авогадро. Газовая универсальная постоянная численно равна работе расширения 1 моля идеального газа под пост. давлением при нагревании на 1K.
Глава 8. Строение вещества
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. физическая величина, которая описывает свойства газов и играет важную роль в термодинамике, позволяя связать давление, объем и. Универсальная газовая постоянная (также — постоянная Менделеева) — 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. 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. 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.
Законы идеального газа, универсальная газовая постоянная
Применение Знание универсальной газовой постоянной позволяет вычислять различные термодинамические параметры газов. Данное уравнение позволяет связывать между собой состояние газа, задаваемое значениями P, V, T и n. Расчеты по этому уравнению широко используются в физике, химии, в различных инженерных приложениях. История открытия Универсальная газовая постоянная была введена в обращение выдающимся русским ученым Дмитрием Ивановичем Менделеевым в 1874 году. Он вывел ее численное значение, опираясь на закон Авогадро и данные об объеме одного моля газа при нормальных условиях. В некоторых научных кругах универсальную газовую постоянную принято называть постоянной Менделеева, поскольку это определение было впервые введено великим русским химиком. При жизни Менделеева точных методов для экспериментального нахождения численного значения R не существовало.
Что именно, не видно в уравнении Ван-деp-Ваальса.
Обратимся к опыту. Обе фазы существуют одновременно и находятся в фазовом равновесии. В таком состоянии происходит испарение жидкости и конденсация газа.
Учение о свойствах вещества в различных агрегатных состояниях основывается на представлениях об атомно-молекулярном строении материального мира. В основе молекулярно-кинетической теории строения вещества МКТ лежат три основных положения: все вещества состоят из мельчайших частиц молекул, атомов, элементарных частиц , между которыми есть промежутки; частицы находятся в непрерывном тепловом движении; между частицами вещества существуют силы взаимодействия притяжения и отталкивания ; природа этих сил электромагнитная. Значит, агрегатное состояние вещества зависит от взаимного расположения молекул, расстояния между ними, сил взаимодействия между ними и характера их движения. Сильнее всего проявляется взаимодействие частиц вещества в твердом состоянии. Расстояние между молекулами примерно равно их собственным размерам.
Это приводит к достаточно сильному взаимодействию, что практически лишает частицы возможности двигаться: они колеблются около некоторого положения равновесия. Они сохраняют форму и объем. Свойства жидкостей также объясняются их строением. Частицы вещества в жидкостях взаимодействуют менее интенсивно, чем в твердых телах, и поэтому могут скачками менять свое местоположение — жидкости не сохраняют свою форму — они текучи. Жидкости сохраняют объем. Газ представляет собой собрание молекул, беспорядочно движущихся по всем направлениям независимо друг от друга. Газы не имеют собственной формы, занимают весь предоставляемый им объем и легко сжимаются. Существует еще одно состояние вещества — плазма.
Плазма - частично или полностью ионизованный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы. При достаточно сильном нагревании любое вещество испаряется, превращаясь в газ.
Обозначается латинской буквой R. Содержание Общая информация [ править править код ] И. Алымов 1865 [1] [2] [3] , Цейнер 1866 [4] , Гульдберг 1867 [5] , Горстман 1873 [6] и Д. Менделеев 1874 [7] [2] [3] пришли к выводу, что произведение индивидуальной для каждого газа постоянной в уравнении Клапейрона на молекулярный вес газа должно быть постоянной для всех газов величиной.
Глава 8. Строение вещества
В целом, универсальная газовая постоянная является фундаментальной константой, которая помогает нам лучше понять и описать свойства и поведение газов в различных условиях. физическая константа, которая входит в ряд фундаментальных уравнений в физических науках, таких как закон идеального газа и уравнение Нернста. Универсальная постоянная идеального газа была определена эмпирически как постоянная пропорциональности уравнения идеального газа.
Законы идеального газа, универсальная газовая постоянная
Новости Новости. Газовую постоянную одного моля газа называют универсальной, таккак для любого газа при одинаковых состояниях ее числовое значение одно ито же; универсальная газовая постоянная обозначается и имеет единицу измерения джоуль на моль-кельвин (дж/(моль к). Значение универсальной газовой постоянной зависит от системы единиц измерения, используемой для давления, объема и температуры. Это число называется универсальной газовой постоянной, она одинакова для всех газов и равна pR. Универсальная газовая постоянная, её физический смысл, численное значение и размерность.
Чему равна константа R?
Чем быстрее двигаются молекулы и чем их больше, тем больше давление газа. Объем V — это пространство, которое занимает газ. Объем влияет на давление и плотность молекул в данном пространстве. Количество вещества n отражает число молей газа в системе. Чем больше молекул газа, тем больше столкновений со стенками и, следовательно, выше давление.
Измерение и замена заданным значением По состоянию на 2006 г. Измерение R было получено путем измерения скорости звука ca P, T в аргоне при температуре T тройной точки воды при различных давления P и экстраполяция до предела нулевого давления c a 0, T. Однако после переопределения СИ в 2019 базовые единицы , R теперь имеет точное значение, определенное в терминах других точно определенных физических констант.
Важным свойством термодинамически равновесной системы является выравнивание температуры всех ее частей.
Понятие о термодинамической системе Соотношения неопределенностей и их физические следствия Рассмотрим отклонение результата измерения координаты от среднего значения, то есть абсолютную погрешность координаты:. Так как , то за меру отклонения индивидуальных измерений от среднего значения принимают не , а среднее квадратичное отклонение. Термодинамической системой называется совокупность материальных тел, взаимодействующих, как между собой, так и с окружающей средой. Все тела находящиеся за пределами границ рассматриваемой системы называются окружающей средой. Если термодинамическая система была подвержена внешнему воздействию, то в конечном итоге она перейдет в другое равновесное состояние.
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.
Физический смысл газовой постоянной R
| Что это за универсальная газовая постоянная [чтобы все поняли] | Газовое агрегатное состояние материи характеризуется хаотичным расположением. |
| Значение универсальной газовой постоянной | Универсальная газовая постоянная была, по-видимому, введена независимо учеником Клаузиуса А. Ф. Хорстманном (1873 г.) и Дмитрием Менделеевым, которые впервые сообщили о ней 12 сентября 1874 г. Используя свои обширные измерения свойств газов, Бесплатно читать. |
| Универсальная постоянная идеального газа | Величина Ro называется универсальная газовая постоянная или газовая постоянная одного моля любого газа. |
| Уравнение состояния идеального газа Урок 3: Русский как неродной | Газовую постоянную одного моля газа называют универсальной, таккак для любого газа при одинаковых состояниях ее числовое значение одно ито же; универсальная газовая постоянная обозначается и имеет единицу измерения джоуль на моль-кельвин (дж/(моль к). |
| Законы идеального газа, универсальная газовая постоянная | Пользователь Никита Пушкаренко задал вопрос в категории Другие предметы и получил на него 1 ответ. |
Размерность универсальной газовой постоянной
Обозначается латинской буквой. Входит в уравнение состояния идеального газа.
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. Соответственно, в момент, когда расширившаяся жидкость заполнит весь объем баллона, произойдет отрыв траектории системы от линии раздела фаз на фазовой диаграмме, после чего давление в баллоне будет определяться объемным расширением жидкости при нагреве, а это очень мощный, в смысле возникающих при этом давлений, процесс.
ВЫВОДЫ: Поведение газожидкостной системы в баллоне прямо зависит от средней плотности углекислоты в нем или, иными словами, от того, сколько туда закачано углекислоты. Причем, в случае, когда средняя плотность ниже некоторой критической плотности, события развиваются по первому "мягкому" варианту, а если выше - по второму "жесткому". Превышение этих количеств по любым причинам, будь то раздолбайство персонала или неисправность весов влечет за собой весьма неприятные последствия в виде разрыва баллона, для которого опрессовкой гарантируется исправная работа при давлении до 225атм для углекислотных даже меньше - 150атм , а натурные испытания регулярно показывают разрушение даже абсолютно нового баллона при давлении 350-400атм. Чем это чревато, мы уже убедились в параграфе "Идеальный газ". Почему этого не происходило раньше? Будет ли это происходить в дальнейшем? На первый вопрос ответ простой: 1 Плохо была отлажена система отсечки автоматического прекращения закачки для маленьких 5- и 10-литровых баллонов из-за недостатков в конструкции электроники весов. Второй вопрос сложнее. Полагаю так: Чтобы понять, почему раньше не происходило взрывов баллонов, надо знать, как устроена система отсечки на углекислотной станции. Она имеет два контура.
Первый - отсечка по массе заполненной углекислоты, обеспеченная специально сконструированным для нас электронным устройством, присоединенным к весам, неплохо функционирующему, на работу с маленькими баллонами однако не рассчитанным. Второй - отсечка по давлению в линии, обеспеченная электроконтактным манометром ЭКМ , настроенным на отключение насоса при повышении давления более 40-50атм. Теперь надо иметь виду, что обычно закачка баллонов велась при не слишком низких температурах, что-нибудь в районе -10… -15 градусов минимум. Если обратиться к фазовой диаграмме углекислоты, видно, что закачка в этих условиях до средних плотностей, превышающих 0,85, невозможна даже при несработке отсечки по массе и ошибках персонала - сработает отсечка по давлению, а она на моей памяти еще ни разу не подводила. Реально, средняя плотность была даже еще ниже - порядка 0,7-0,75, так как закачка идет импульсами толчками и стрелка манометра постоянно дрожит, а срабатывает он при первом же касании стрелкой контакта. Таким образом, если нарушения и были а они, таки, наверное были! Третий вопрос: Нет никаких сомнений, что если некоторые раздолбаи не отладят работу отсечки по массе для ВСЕХ типов баллонов до надежности швейцарских часов, не заинструктируют и не замордуют аппаратчиков до слез, то каждую зиму в начале оттепели, после того, как пару дней постоит мороз в -20… -30 градусов, эти раздолбаи будут гибнуть через одного. Или, как вариант, будут садится на тюремные нары, если накачанные в мороз баллоны будут отгружены клиентам. Не говорите потом, что я вас не предупреждал. Я с вами сидеть не хочу!
И своими руками обезвреживать такие баллоны путем высверливания отверстия в вентиле - тоже! Руководителю газового хозяйства, если он не дурак, не самоубийца и не любитель тюремной пищи, крайне рекомендуется периодически выборочно проверять заполненные его аппаратчиками баллоны на предмет соответствия массы закачанной в них углекислоты нормам. Занимает это ровно две минуты - для нескольких баллонов из партии производится контрольное взвешивание, после чего из полученных цифр вычитаются выбитый на каждом баллоне вес оболочки ну плюс, скажем, грамм четыреста - вес вентиля. Эта операция, кстати, очень благотворно сказывается на качестве заправки, расходе углекислоты и объеме рекламаций клиентов. К вопросу о баллонах и магистралях Еще несколько слов хотелось бы сказать о разного рода таре для хранения сжатых и сжиженных газов, а так же магистралях для их перекачки.
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? Необходима хотя бы простая температурная компенсация, т.
В частности, в гигрометрии измерении влажности на уровне точности образцовых приборов можно организовать поверку по насыщенным растворам солей. Тогда на многочисленных примерах сущность этой метрологической категории будет более понятной. Технической основой ГСИ являются: 1. Система передачи размеров единиц и шкал физических величин от эталонов ко всем СИ с помощью эталонов и других средств поверки. Система стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов. Различают децентрализованное и централизованное воспроизведение единиц. Основные единицы секунда, метр, килограмм, кельвин, кандела, ампер и моль воспроизводятся только централизованно. Эталоны классифицируют на первичные, вторичные и рабочие. Первичный эталон может быть национальным государственным и международным.
Физический смысл газовой постоянной R
физическая величина, которая описывает свойства газов и играет важную роль в термодинамике, позволяя связать давление, объем и. Выясним физический смысл универсальной газовой постоянной R. Решение задачи После знакомства с единицами измерения универсальной газовой постоянной предлагается получить их из универсального уравнения для идеального газа, которое было приведено в статье.
универсальная газовая постоянная это определение
Решение задачи После знакомства с единицами измерения универсальной газовой постоянной предлагается получить их из универсального уравнения для идеального газа, которое было приведено в статье. Универсальная газовая постоянная — универсальная, фундаментальная физическая константа R, равная произведению постоянной Больцмана k на. Постоянная Больцмана определяется как отношение универсальной газовой постоянной к числу Авогадро. универсальная газовая постоянная, равная 8314,8 Па-м Дкмоль-К).
Глава 8. Строение вещества
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. 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.
Поэтому ученый вычислил его на основе других констант и закономерностей поведения газов. 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.
При использовании значения R по ISO расчетное давление увеличивается всего на 0,62 паскаль на 11 км эквивалент разницы всего в 17,4 сантиметра или 6,8 дюйма и на 0,292 Па на 20 км эквивалент разницы всего в 33,8 см или 13,2 дюйма.
Также обратите внимание, что это было задолго до переопределения SI 2019 года, благодаря которому константе было присвоено точное значение.
Температура T представляет кинетическую энергию молекул газа. Чем выше температура, тем быстрее движутся молекулы, что приводит к увеличению давления при постоянном объеме. Основное уравнение МКТ предполагает, что газ идеальный, что означает, что молекулы газа не обладают объемом и межмолекулярными силами. В реальных условиях газы могут отклоняться от поведения идеального газа, особенно при высоких давлениях и низких температурах.
Однако во многих условиях уравнение состояния идеального газа дает достаточно точные результаты и является мощным инструментом в термодинамике.