Направление 03.03.02 Физика Направленности Цифровые технологии в

курса: Журавлева Людмила Анатольевна
Кандидат химических наук, доцент
Кафедра химии Института естественных

и технических наук СурГУ

для идеальных и реальных газов

строение веществ и их превращения, сопровождающиеся изменением состава и (или)

строения. Таким образом, объектом изучения является вещество и система.
Вещество – это вид материи, которая обладает массой покоя.
Система – это любая выбранная совокупность веществ, отделенная от внешней среды поверхностью раздела, часто воображаемой.
Внешняя среда – это не принадлежащая системе часть материального мира и отделенная от нее поверхностью раздела, часто воображаемой.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

нет обмена с окружающей средой ни энергией, ни веществом (термос,

сосуд Дьюара);
2. Закрытые – это системы, которые обмениваются с окружающей средой энергией (Е), но не обменивается веществом (чайник, система отопления);
3. Открытые - это системы, которые обменивается с окружающей средой и энергией и веществом (живой организм).
Наука развивается путем идеализации исследуемых систем, что позволяет сформулировать законы и эмпирические формулы, которые хорошо описывают явления и процессы, протекающие в данных системах.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

меняются во времени. Это равновесие динамическое, т.е. параметры меняются в

противоположных направлениях;
Неравновесные – это системы, важнейшие параметры которых меняются в одном направлении;
Гомогенные - это однородные системы, состоящие из одной фазы, т.е. системы, в которых дисперсная фаза и дисперсионная среда не имеют поверхности раздела;
Гетерогенные - это системы, состоящие из нескольких фаз, т.е. системы, в которых дисперсная фаза и дисперсионная среда имеют поверхность раздела.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

и физическим свойствам и отделенных от других частей поверхностью раздела.

Агрегатные

состояния веществ
Для большинства веществ агрегатных состояний три:
1. Газообразное состояние - отсутствие ближнего и дальнего порядка, т.е. хаотическое движение молекул, отсутствие объема и формы;
2. Жидкое состояние - отсутствие дальнего и наличие ближнего порядка. Характерны текучесть и отсутствие формы;
3. Твердое состояние - наличие ближнего и дальнего порядка, характерны объем и форма.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

H2O

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

неограниченных пропорциях.

Газы характеризуются определенными параметрами: давлением, температурой, плотностью и объемом.

СУРГУТСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

полярной и неполярной молекул:


3. Взаимодействие неполярных молекул:

хаотически движущимися молекулами.
Идеальные газы используют как модель

для описания свойств газообразных веществ. В таких системах пренебрегают взаимодействием молекул газа между собой и размерами молекул по сравнению с расстоянием между ними.
Реальные газы – это газы, в которых учитываются взаимодействия между молекулами, а размеры молекул соизмеримы с расстоянием между ними.
Газообразное состояние характеризуется давлением (Р), температурой (Т) и объемом (V).

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

101325 Па (760 мм рт. ст.);
Температура

0°С (273,15 К);
В соответствии с законом Авогадро: 1 моль любого газа при нормальных условиях содержит молекул и занимает объем 22,4 л.
Связь между этими величинами описывается газовыми законами.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

объемы вступающих в реакцию газов относятся друг к другу, а

также к объемам образующихся газообразных продуктов как небольшие целые числа (1808 г., Гей-Люссак).
Например, при взаимодействии двух объемов водорода и одного объема кислорода образуется два объема водяного пара:


Связь между величинами массы, давления, объема и температуры описывается следующими законами:

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

постоянной температуре (изотермический процесс, )

объем обратно пропорционален давлению:

или (1)

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

зависимость, в соответствии с которой объем газа увеличивается пропорционально повышению

температуры при Р = const:

2. Закон Гей-Люссака: для данной массы газа при постоянном давлении объем прямо пропорционален абсолютной температуре:

или (2)

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

при постоянном объеме (V = const) давление прямо пропорционально абсолютной

температуре:
или (3)
4. Объединенный газовый закон
Комбинируя и преобразуя уравнения 1 и 2, получаем зависимость, получившая название универсального (объединенного) газового закона:
(4)

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(5)

для n молей:
(6)

Данное выражение известно, как уравнение Менделеева

–Клапейрона.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

газов при одинаковых условиях (давлении и температуре) содержится одинаковое число

молекул.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

сумме парциальных давлений компонентов:
(8)

где i – число компонентов системы.

Вводя в

выражение 8 значение давлений из уравнения Менделеева – Клапейрона, получают выражение Вант-Гоффа:

(9)

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

пропорционально мольной доле вещества:

(10)


где χ – молярная доля газа в

системе.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

модель реального газа.
В молекулярно-кинетической теории идеальным газом называют газ,

состоящий из молекул, взаимодействие между которыми пренебрежимо мало. Иными словами, предполагается, что средняя кинетическая энергия молекул идеального газа во много раз больше потенциальной энергии их взаимодействия.
Реальные газы ведут себя подобно идеальному газу при достаточно больших разрежениях, т. е. когда среднее расстояние между молекулами во много раз больше их размеров. В этом случае силами притяжения между молекулами можно полностью пренебречь. Силы же отталкивания проявляются лишь на ничтожно малых интервалах времени при столкновениях молекул друг с другом.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

определенной массой, размеры которых малы по сравнению с расстоянием между

ними;
Молекулы движутся хаотично и непрерывно, а между столкновениями движутся прямолинейно;
Скорости молекул могут меняться от 0 до +∞;
Между молекулами нет ни сил притяжения, ни сил отталкивания, поэтому при столкновении они ведут себя как упругие шары:

N – число молекул газа;
m – масса молекул газа;
- среднеквадратичная скорость движения молекул.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

это уравнение совместно с уравнением Менделеева-Клапейрона, получаем:

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

константа Больцмана

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ