Закон на Клапейрон за 1 mol газ, където r се нарича универсална газова константа. За различните газове е показано, че имат едно и също количество молекули в 1 mol n a



Дата31.10.2017
Размер45.97 Kb.
3. Термодинамични параметри на състоянието. Уравнение на идеален и реален газ. Атмосфера и атмосферно налягане. Механика на дишането.
Има четири агрегатни състояния на веществата – твърдо, течно, газообразно и плазма (газ от йонизирани частици). Всички те представляват система от много еднотипни частици. За изучаване на физичните им свойства се прилагат два подхода: термодинамичен и статистически.

Термодинамичен: изучават се явленията, процесите и свойствата на системите, без да се разглежда молекулния им строеж и характера на движението на молекулите. Този подход е макроскопичен. Основно понятие е термодинамична система. Това представляват макрообекти, които могат да обменят енергия, както един с друг, така и с външната среда. Основните термодинамични параметри на състоянието на една такава система, които я характеризират са p (налягане), V (обем) и Т (температура).

Състоянието на една такава система може да бъде равновесно, стационарно и неравновесно (нестационарно). Една система винаги се стреми към равновесие (когато температурата е еднаква във всичките части). Температурата е мярка за интензивността на топлинното движение на молекулите в системата.

Под уравнение на състоянието на една система разбираме уравнение, свързващо трите основни термодинамични параметъра. То е получено по опитен път.

Първо ще го дефинираме за така наречения идеален газ. Това е най-простия модел на реален газ. При него молекулите се разглеждат като материални точки т.е. пренебрегва се обемът им и се пренебрегва взаимодействието между тях.

pV = RT – Закон на Клапейрон за 1 mol газ, където R се нарича универсална газова константа. За различните газове е показано, че имат едно и също количество молекули в 1 mol - NA (число на Авогадро). R/ NA=к, където к се нарича константа на Болцман.

Изопроцеси – процеси, при които един от термодинамичните параметри не се променя:

Изотермичен процес – Т = const

Изобарен процес – р = const

Изохорен процес – V = const

Адиабатен процес – без обмяна на топлина между термодинамичната система и околната среда, закон на Пуасон за адиабатния процес - рV = const ,  - адиабатна const

В термодинамиката температурата се въвежда със следната дефиниция: съществува функция на състоянието, наречена температура, чието равенство във всички точки е условие за топлинно равновесие на две системи или на две части от една и съща система – нулев принцип на термодинамиката.

При разглеждане обаче на реален газ трябва да се вземат предвид:


  1. собствения размер на молекулите

  2. взаимодействието между тях

Силите на междумолекулно взаимодействие възникват на разстояние r10-9m

Fr - сила на отблъскване между молекулите

Fa - сила на привличане между молекулите

F – резултатнтна сила


При r = r0 F = 0

т.е. Fa = Fr

r0 – равновесно състояние между молекулите, на което биха се намирали те при липса на топлинно движение, ако r  r0 – преобладават сили на отблъскване Fr

ако r  r0 - преобладават сили на привличане Fa

r > 10-9 m  F = 0 резултантна сила

При r = r0 Ер има минимум

Ер – потенциална енергия на система от две взаимодействащи си молекули

Ek кТ – кинетична енергия на една молекула

Съотношението между Ек и Ep e критерий за различните агрегатни състояния на веществото:


  1. Ep кТ – газообразно състояние, молекулите се движат бързо, не се образуват агрегати от молекули

  2. Ер  кТ – твърдо състояние, молекулите се привличат, разполагат се в определен порядък и трептят около равновесното си положение - r0

  3. Ep кТ – течно състояние, в резултата на топлинното движение молекулите се преместват в пространството, но без да се отдалечават на разстояние  r0

т.е. температурата е критерий за агрегатното състояние на материята

Уравнението на реалния газ отчита взаимодействието между молекулите и техните размери, то се нарича още уравнение на Ван-дер-Ваалс:



, където a и b са константи отчитащи съответно взаимодействието между молекулите и техния размер.
Атмосфера и атмосферно налягане

Атмосфера – сравнително плътната газова обвивка на земята. Условно се различават три слоя на атмосферата:



  1. Тропосфера – височина от земната повърхност до 10 – 17 km;

В нея се реализират атмосферни процеси, формиращи климата. Съдържа 75% от атмосферата и всички водни пари, т.е. тя е жизнено важна за аеробните организми.

  1. Стратосфера – от 10 до 80 – 100 km;

Съдържа около 20% от масата на атмосферата, в тази област на височина от 20 до 30 км се намира областта с най-голяма концентрация на озон – основна преграда за слънчевата ултравиолетова светлина с 300nm.

  1. Йоносфера – до 1000 – 1300 km;

Съдържа газ във вид на плазма – важна е за радиокомуникациите, понеже добре отразява радиовълните.

Атмосферата се състои от: N2 – 78%, О2 – 21%, Ar – 1%, смес от СО2 , водни пари и други газове.

Задържа се около Земята благодарение на силите на гравитацията.

Атмосферно налягане е това, което атмосферата оказва върху земята. То намалява, когато височината се увеличава.

, р0  при h = 0 – на морското равнище ,   молекулна маса на въздуха, R  газова константа, ph  налягане при височина h.
Механика на дишането:

Осъществява се чрез периодично изменение на обема на гръдния кош с помощта на междуребрените мускули и диафрагмата. При вдишване налягането в белия дроб става по-ниско от атмосферното и в него навлиза въздух, след това мускулатурата се отпуска, белият дроб намалява своя обем и част от въздуха се изхвърля в атмосферата. Важна роля играе плеврата с нейното междуплеврално налягане (10-15 hPa). То е по-ниско от атмосферното (около 1000 hPa). Роля за улесняването на дишането играят и алвеолите, които са покрити с течност. Те трябва лесно да увеличат площта си. Това става благодарение на повърхностно активното вещество сърфактант, което ги покрива и помага за рязко намаление на коефициента на повърхностно напрежение.



Човешкият организъм функционира нормално при атмосферно налягане в диапазона 900-1050 hPa. При по-ниско налягане има недостиг на кислород, при по-високо налягане пък вследствие добрата разтворимост на азота в кръвта нараства опасността от газова емболия.


База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2016
отнасят до администрацията

    Начална страница