Реферат: Изопроцессы в газах

Муниципальное общеобразовательное учреждение

Вечерняя (сменная) общеобразовательная школа

П. Кавалерово Приморского края

РЕФЕРАТ

По физике

Тема: «Изопроцессы в газах».

За курс средней (полной) школы

Выполнил

Лукашкин

Павел Дмитриевич

Проверил

Пилеко Ричард

Валерьевич

П. Кавалерово

2003 – 2004 учебныйгод

План:

1.Вступление

2.Изотермический процесс

3.Изобарный процесс

4.Изохорный процесс

Вступление

   С помощью уравнения состояния идеального газа можноисследовать процессы, в которых масса газа и один из трех параметров —давление, объем или температура — остаются неизменными. Количественныезависимости между двумя параметрами газа при фиксированном значении третьегопараметра называют газовыми законами.

    Процессы, протекающие при неизменном значении одного изпараметров, называют изопроцессами (от греч. «изос» — равный). Правда, вдействительности ни один процесс не может протекать при строго фиксированномзначении какого-либо параметра. Всегда имеются те или иные воздействия,нарушающие постоянство температуры, давления или объема. Лишь в лабораторныхусловиях удается поддерживать постоянство того или иного параметра с хорошейточностью, но в действующих технических устройствах и в природе это практическинеосуществимо. Изопроцесс — это идеализированная модель реального процесса,которая только приближенно отражает действительность.

Изотермический процесс

      Процесс изменения состояния термодинамическойсистемы макроскопических тел при постоянной температуре называют изотермическим.Для поддержания температуры газа постоянной необходимо, чтобы он могобмениваться теплотой с большой системой – термостатом. Иначе при сжатии илирасширении температура газа будет меняться. Термостатом может служитьатмосферный воздух, если температура его заметно не меняется на протяжениивсего процесса.

     Согласно уравнению состояния идеального газа (/>) в любом состоянии снеизменной температурой произведение давления газа на его объём остаётсяпостоянным: pV=const при T=const.

     Для газа данной массы произведение давления газана его объём постоянно, если температура газа не меняется.

     Этот закон экспериментально был открыт английскимучёным Р. Бойлером (1627 – 1691) и несколько позже французским учёным ЭМариоттом (1620 – 1684). Поэтому он носит название закона Бойля – Мариотта.

     Закон Бойля – Мариотта справедлив для любых газов, атак же и их смесей, например для воздуха. Лишь при давлениях, в несколько сотенраз больше атмосферного, отклонение от этого закона становится существенным.

     Зависимость давления газа от объёма при постояннойтемпературе графически изображается кривой, которая называется изотермой.  Изотермагаза изображает обратно пропорциональную зависимость между давлением и объёмом.Кривую такого рода в математике называют гиперболой.

     Разным постоянным температурам соответствуют различныеизотермы. При повышении температуры давление согласно уравнению состоянияувеличивается, если V=const. Поэтомуизотерма соответствующая более высокой температуре Т2, лежит вышеизотермы, соответствующей более низкой температуре Т1.

     Изотермическим процессом приближенно можно считатьпроцесс медленного сжатия воздуха при расширении газа под поршнем насоса приоткачке его из сосуда. Правда, температура газа при этом меняется, но в первомприближении этим изменением можно пренебречь.

Изобарный процесс

     Процесс изменениясостояния термодинамической системы при постоянном давлении называют изобарным(от греч. «барос» — вес, тяжесть).

     Согласно уравнению /> в любом состоянии газа снеизменным давлением отношение объёма газа к его температуре остаётсяпостоянным: /> =const при p=const.

     Для газа данной массыотношение объёма к температуре постоянно, если давление газа не меняется.

     Этот закон был установленэкспериментально в 1802 году французским учёным Ж. Гей-Люссаком (1778 – 1850) иносит название закона Гей-Люссака. Согласно уравнению объём газа линейнозависит от температуры при постоянном давлении: V=const T.

      Эта зависимость графическиизображается прямой, которая называется изобарой.

     Различным давлениямсоответствуют разные изобары. С ростом давления объём газа при постояннойтемпературе согласно закону Бойля-Мариотта уменьшается. Поэтому изобара,соответствующая более высокому давлению p2, лежитниже изобары, соответствующей более низкому давлению p1.

     В области низких температурвсе изобары идеального газа сходятся в точке T=0. Ноэто не означает, что объём реального газа действительно обращается в нуль. Всегазы при сильном охлаждении превращаются в жидкость, а к жидкостям уравнениясостояния неприменимо.

     Изобарным можно считатьрасширение газа при нагревании его в цилиндре с подвижным поршнем. Постоянстводавления в цилиндре обеспечивается атмосферным давлением на внешнюю поверхностьпоршня.

Изохорный процесс

     Процесс изменения состояния термодинамическойсистемы при постоянном объёме называют изохорным (от греч. «хорема» — вместимость).

     Из уравнения состояния />вытекает,что в любом состоянии газа с неизменным объёмом отношение давления газа к еготемпературе остаётся неизменным: /> =const при V=const.

     Для газа данной массы отношение давления ктемпературе постоянно, если объём не меняется.

     Этот газовый закон был установлен в 1787 годуфранцузским физиком Ж. Шарлем (1746 – 1823) и носит название закона Шарля. Согласноуравнению /> =const при V=constдавления газа линейно зависит от температуры при постоянном объёме: p=const T.

     Эта зависимость изображается прямой, называемой изохорой.

     Разным объёмам соответствуют разные изохоры. С ростомобъёма газа при постоянной температуре давление его согласно законуБойля-Мариотта падает. Поэтому изохора, соответствующая большему объёму V2, лежит ниже изохоры, соответствующей меньшемуобъёму V1.

     В соответствии с уравнением все изохоры начинаются вточке T=0. Значит, давление идеального газа приабсолютном нуле равно нулю.

     Увеличение давления газа в любой ёмкости или вэлектрической лампочке при нагревании является изохорным процессом. Изохорныйпроцесс используется в газовых термостатах постоянного объёма.