Решение проблем идеального газа

Физика > Решение проблем

Благодаря закону об идеальном газе у нас есть возможность вычислить давление, объем или температуру и количество молей в идеальных термодинамических условиях.

Задача обучения

• Определить этапы для решения уравнения идеального газа.

Основные пункты

• Выписать всю известную информацию о газе.
• Определить необходимую формулу, с помощью которой можно найти неизвестную величину.
• Общее уравнение для газа можно использовать, если молярное количество зафиксировано.

Термины

• Единица СИ – международная система единиц.
• Идеальный газ – гипотетическое понятие, чьи молекулы лишены контакта и переживают лишь эластичные удары с соседями и стенами сосуда.

Закон для идеального газа представляет собою формулу состояния гипотетического явления. Точнее всего описывает одноатомные газы с высокими температурными показателями и низкими давлениями.

В виде формулы:

PV = nRT (R – универсальная газовая постоянная, P – давление, V – объем, Т – температура, n – число молей).

В задачах стараются дать максимальное количество известных. У формулы есть вариации, которые помогают справиться с затруднениями.

Например, вы можете использовать:

PV = NkT (N – число частичек в газе, k – постоянная Больцмана).

Чтобы решить уравнение:

1. зафиксируйте все найденные данные о газе.
2. переведите известные в единицы СИ.
3. определись с наиболее подходящей формулой.
4. подставьте имеющиеся значения и найдите неизвестную переменную.

Общее уравнение может помочь лишь в тех случаях, где молярное количество газа зафиксировано. К примеру, если столкнулись с двумя смешавшимися газами, то придется использовать формулу для каждого.

Пример

В начале поездки объем грузовой шины составляет 30000 см³, внутреннее давление – 170кПа, а температурная отметка – 16°С. В конце показатель объема продемонстрировал 32000 см³, а температура выросла до 40°С. Каким стало давление?

Давление в шинах может сильно измениться во время функционирования транспортного средства. По большей части связано с переменой температуры воздуха в самой шине

Решение

Запишите все сведения о газе:

P₁ = 170 кПа и P₂ – ?.

V₁ = 30 000 см³ и V₂ = 32000 см³.

T₁ = 16 °C и T₂ = 40 °C.

Переведите известные в величины. Нам нужно получить Кельвины:

T₁ = 16 + 273 = 289 K.

T₂ = 40 + 273 = 313 K.

Определитесь с уравнением. Можно решить проблему через

Отсюда получаем:

Подставьте известные:

Заметьте, что на втором этапе мы не переводили объем в м³. Дело в том, что в 4-м шаге давление выступило числителем и знаменателем, поэтому трансформация не нужна.

---