Clapeyron-Mendeleevův zákon: vzorec, formulace, použití

Každý školák, který studuje v desátém ročníku, během jedné z lekcí fyziky, studuje Clapeyron-Mendeleevův zákon, jeho recept, formulaci a naučí se ho používat při řešení problémů. Na technických univerzitách je toto téma také zahrnuto v průběhu přednášek a praktické práce, v několika disciplínách a nejen ve fyzice. Clapeyron-Mendeleevův zákon se aktivně používá v termodynamice při sestavování rovnic stavu ideálního plynu.

Termodynamika, termodynamická stavů a ​​procesů

Termodynamika je úsek fyziky, který je věnován studiu obecných vlastností těles a tepelných jevů v těchto tělech bez ohledu na jejich molekulární strukturu. Tlak, objem a teplota jsou hlavními veličinami, které se berou v úvahu při popisu tepelných procesů v těle. Termodynamickým procesem je změna stavu systému, tj. Změna jeho základních hodnot (tlak, objem, teplota). V závislosti na tom, zda dochází ke změnám základních veličin, jsou systémy rovnovážné a nerovnovážné. Tepelné procesy (termodynamické) lze klasifikovat následovně. To znamená, že pokud se systém pohybuje z jednoho rovnovážného stavu do druhého, potom se tyto procesy nazývají rovnováhou. Nerovnovážné procesy jsou naopak charakterizovány přechodem nerovnovážných stavů, tj. Základní množství prochází změnami. Je však možné je rozdělit (procesy) na reverzibilní (reverzní přechod přes stejné stavy je možný) a nevratný. Všechny stavové stavy mohou být popsány určitými rovnicemi. Pro zjednodušení výpočtů zavádí termodynamika takový koncept jako perfektní plyn - druh abstrakce, který je charakterizován absencí interakce ve vzdálenosti mezi molekulami, jejichž rozměry lze zanedbat vzhledem k jejich malé velikosti. Základní zákony o plynu a rovnice Mendeleev-Clapeyron jsou úzce propojeny - všechny zákony vyplývají z rovnice. Popisují isoprocesy v systémech, tedy takové procesy, v důsledku kterých zůstává jeden z hlavních parametrů nezměněn (izochorický proces - objem se nemění, izotermický - teplota je konstantní, izobarická - změna teploty a objemu pod konstantním tlakem). Clapeyron-Mendeleevův zákon by měl být analyzován podrobněji.

Rovnice rovnice stavu

Clapeyron-Mendeleevův zákon vyjadřuje vztah mezi tlakem, objemem, teplotou, množstvím látky ideálního plynu. Můžete také vyjádřit vztah pouze mezi základními parametry, tj. Absolutní teplotou, molárním objemem a tlakem. Podstata se nemění, protože molární objem se rovná poměru objemu k množství látky.

Mendeleev-Clapeyron zákon: vzorec

Rovnice stavu ideálního plynu je zapsána jako produkt tlaku a molárního objemu, ekvivalentní produktu univerzální plynové konstanty a absolutní teploty. Univerzální plynová konstanta - koeficient proporcionality, konstantní (konstantní hodnota), vyjadřující práci rozšíření molu v procesu zvýšení hodnoty teploty o 1 Kelvin za podmínek izobarického procesu. Jeho hodnota je (přibližně) 8,314 J / (mol * K). Pokud vyjádříme molární objem, získáme rovnici tvaru: p * V = (m / M) * R * T. Nebo můžete vést k formě: p = nkT, kde n je koncentrace atomů a k je Boltzmannova konstanta (R / N _A ).

Řešení problémů

Zákon Mendeleev-Clapeyron, řešení problémů s jeho pomocí výrazně usnadňuje designovou část při návrhu zařízení. Při řešení problémů se zákon používá ve dvou případech: je stanoven jeden stav plynu a jeho hmotnost, a jestliže je hmotnost plynu neznámá, je znám jeho změna. Je třeba vzít v úvahu, že v případě vícesložkových systémů (směs plynů) je pro každou složku zapsána rovnice stavu, tj. Pro každý plyn samostatně. Abychom zjistili vztah mezi tlakem směsi a tlaky komponent, používáme Daltonův zákon. Je také zapotřebí pamatovat, že pro každý stav plynu je popsán samostatnou rovnicí, pak je již vyřešen již získaný systém rovnic. A konečně musíme vždy vzít na vědomí, že v případě rovnice stavu ideálního plynu je teplota absolutní hodnotou, její hodnota je nezbytně nutná u kelvinů. Pokud se v podmínkách problému měří teplota ve stupních Celsia nebo v nějakém jiném, pak je nutné překládat do stupňů Kelvina.