Закон на Клапейрон-Менделеев: формула, формулировка, употреба

Всеки ученик, който учи в десети клас, по време на един от уроците по физика, изучава закона Клапейрон-Менделеев, неговата формула, формулировка и се научава как да го използва при решаване на проблеми. В техническите университети тази тема е включена и в хода на лекциите и практическата работа, както и в няколко дисциплини, а не само във физиката. Законът Клапейрон-Менделеев се използва активно в термодинамиката при съставянето на уравненията за състоянието на идеален газ.

Термодинамика, термодинамична състояния и процеси

Термодинамиката е част от физиката, която е посветена на изучаването на общите свойства на телата и термичните явления в тези тела без оглед на тяхната молекулярна структура. Налягането, обемът и температурата са основните количества, които се вземат предвид при описанието на топлинните процеси в телата. Термодинамичният процес е промяна в състоянието на системата, т.е. промяна в нейните основни стойности (налягане, обем, температура). В зависимост от това дали настъпват промени в основните величини, системите са равновесни и неравновесни. Термичните процеси (термодинамични) могат да се класифицират както следва. Това означава, че ако една система се премести от едно равновесно състояние в друго, тогава тези процеси се наричат, съответно, равновесие. Неравновесните процеси от своя страна се характеризират с преходи на неравновесни състояния, т.е. основните величини претърпяват промени. Възможно е обаче да ги разделим (процеси) на обратими (възможен е обратен преход през същите състояния) и необратим. Всички състояния на системата могат да бъдат описани с определени уравнения. За опростяване на изчисленията, термодинамиката въвежда такава концепция като перфектен газ - един вид абстракция, която се характеризира с липсата на взаимодействие в разстоянието между молекулите, чиито размери могат да бъдат пренебрегнати поради малкия им размер. Основните газови закони и уравнението на Менделеев-Клапейрон са тясно свързани - всички закони следват от уравнението. Те описват изопроцеси в системи, т.е. такива процеси, в резултат на които един от основните параметри остава непроменен (изохоричен процес - обемът не се променя, изотермичен - температурата е постоянна, изобарната - температура и обем се променят при постоянно налягане). Законът на Клапейрон-Менделеев трябва да бъде анализиран по-подробно.

Уравнение на състоянието

Законът Клапейрон-Менделеев изразява връзката между налягане, обем, температура, количеството на вещество от идеален газ. Можете да изразите връзката само между основните параметри, т.е. абсолютната температура, моларния обем и налягането. Същността не се променя, тъй като моларният обем е равен на съотношението на обема към количеството на веществото.

Закон Менделеев-Клапейрон: формула

Уравнението на състоянието на идеалния газ се записва като произведение на налягането на моларен обем, еквивалентно на произведението на универсалната газова постоянна и абсолютна температура. Коефициент на универсална газова константа - пропорционалност, постоянна (постоянна стойност), изразяваща работата на разширението на мол в процеса на повишаване на температурната стойност с 1 Келвин при условията изобарен процес. Неговата стойност е (приблизително) 8.314 J / (mol * K). Ако изразяваме моларния обем, получаваме уравнение на формата: p * V = (m / M) * R * T. Или може да доведе до формата: p = nkT, където n е концентрацията на атомите, а k е константата на Boltzmann (R / N _A ).

Решаване на проблеми

Законът на Менделеев-Клапейрон, решаването на проблеми с неговата помощ значително улесни проектната част при проектирането на оборудването. При решаването на проблемите законът се прилага в два случая: едно състояние на газа и неговата маса се определят, а ако масата на газа е неизвестна, фактът, че той е променен, е известен. Необходимо е да се има предвид, че при многокомпонентни системи (смес от газове) уравнението на състоянието се записва за всеки компонент, т.е. за всеки газ поотделно. За да се установи връзката между налягането на сместа и налягането на компонентите, се използва законът на Далтон. Заслужава да се припомни, че за всяко състояние на газа се описва с отделно уравнение, след това вече получената система от уравнения се решава. И накрая, винаги трябва да се помни, че в случая на уравнението на състоянието на идеалния газ, температурата е абсолютна стойност, нейната стойност е непременно взета в Келвин. Ако в условията на проблема температурата се измерва в градуси по Целзий или във всяка друга, тогава е необходимо да се преведат в градуси по Келвин.