Dujos ir jų dėsniai

Dujos ir jų dėsniai.
Fizinei dujų būsenai nustatyti pakanka 4 dydžių:
1)kiekio moliais;
2)tūrio;
3)temperatūros;
4)slėgio;

Boilio dėsnis:
Dėsnis: to paties dujų kiekio tūris pastovioje to , yra atvirkščiai proporcingas dujų slėgiui.
pV═a – matematinė Boilio dėsnio išraiška

Šarlio – Gei Liusako dėsnis.
Jei dujų kiekis ir slėgis nekinta, tai dujų tūris yra tiesiog proporcingas absoliučiajai temperatūrai: V═ b*T

Hipotetinės dujos – tai dujos, kurios šaldamos nesikondensuoja, t.y., pavirs skysčiu arba kieta medž. dar nepasiekusios absoliučios temperatūros.

Avogadro dėsnis:
Avogadro hipotezę galima suformuluoti taip:
1)vienuose įv. dujų tūriuose, vienodomis sąlygomis yra vienodas molekulių skaičius.
2)vienodas įv. dujų molekulių skk. vienodomis sąlygomis užima tą patį tūrį.
Dėsnis: pastovioje temperatūroje ir slėgyje dujų tūris yra tiesiog proporcingas dujų kiekiui. V═ c*n

pV═nRT – idealiųjų dujų būvio lygtis.
Dujos, kurioms galioja ši lygtis vadinama idealiosiomis.

Molekulinė kinetinė dujų teorija
Dujų dėsniai ir idealiųjų dujų būvio lygtis gauti apibendrinant eksperimentinius stebėjimus. Reiškinių priežastis aiškina molekulinė kinetinė dujų teorija. Ji remiasi modeliu, kurio pagr. teiginiai yra šie:
1)dujas sudaro l. Didelis mažų dalelių skaičius
2)atstumai tarp dujų molekulių dideli, lyginant su pačiomis molekulėmis
3)dujų molekulės susiduria viena su kitomis ir su indo siienelėmis
4)tarp dujų molekulių neveikia jokios jėgos išskyrus trumpą laiką kai molekulės atsitrenkia viena į kitą.
5)molekulė susidurdama su kita molekule gali įgyti arba prarasti energiją
Molekulinės kinetinės dujų teorijos pagrindinė lygtis: dujų slėgio lygtis: p ═⅓*N/V*mū2

Cheminė termodinamika
Tai mokslas tiriantis cheminės sistemos pu

usiausvyrą, energijos kitimą, savaiminius procesus.

Termodinaminė sistema – tai kūnas, ar kūnų grupė mintimis atskirtų nuo supančios aplinkos. Sistema gali būti įvairaus sudėtingumo ir dydžio, bet visada turi būti sudaryta iš didelio dalelių kiekio. Pagal sistemų sąveikos su aplinka pobūdį jos skirstomos:
1)atviros – tai sistema kuri su aplinka gali keistis ir energija ir medžiaga
2)uždaros – sistema kurioje medžiagos mainai su aplinka nevyksta, tačiau jie gali keistis energija
3)izoliuotos – sistema su aplinka nesikeičia nei medžiaga nei energija.
Sistemos gali būti: homogeninės – sudaryta iš vienos fazės ir heterogeninė – sudaryta mažiausiai iš dviejų fazių.Fazė – sistemos dalis kuri yra vienalytė, savo fizikine būsena ir chemine sudėtimi. Komponentas – individuali cheminė medžiaga, kuri gali būti išskirta iš sistemos ir egzistuoti savarankiškai. Vienas ar keli komponentai sudaro fazę. Ekstensyvūs parametrai – priklauso nuo meedžiagos kiekio sistemoje. Tai Vmn. Intensyvūs parametrai – nepriklauso nuo medžiagos kiekio. Parametrai kurie parenkami kaip nepriklausomi kintamieji ir kurie apibūdina sistemos būseną vadinami sistemos būsenos parametrais (V,t)(t,t). Paprastai būsenos parametrais laikomi tie kuriuos galima nustatyti tiesioginiais matavimais, pvz.: t,p,V. Visus parametrus galima suskirstiti į mechaninius – p, V, elektrinius, šiluminius – t. Sistemos energija – bet kurios termodinaminės sistemos charakteristika – tai sistemos energija. Griežtai apibrėžti šią sąvoką gan sudėtinga. Kiekviena termodinaminė sistema yra įvairių dalelių visuma. Tos dalelės juda ir todėl turi kinetinės energijos, be

e to jos sąveikauja viena su kita ir su jais veikiančiu išoriniu lauku: gravitaciniu, elektriniu, magnetiniu. Jai turime dujas, tai jas galima lyginti su idealiosiomis dujomis, kai p═1atm. Vidinė energija (U) apibūdina visas sistemos energijos atsargas, kurios paima sistemą sudarančių dalelių branduolių visų rūšių judėjimų ir sąveikos energijas. vidinę energiją galima išskaidyti į:
1)molekulių tiesiaeigio judėjimą
2)sukamojo
3)Atomo ir atomo grupių svyravimo
4)Elektronų judėjimo energija
5)Branduoliuose sukaupto.
Vidinė sistemos energija priklauso:
1)nuo medžiagos prigimties
2)nuo jos masės
3)nuo sistemos būsenos parametrų.
Didėjant sistemos masei, proporcingai didėja ir vidinė energija, nes ji yra sistemos ekstensyvi savybė. Visą sistemos energiją sudaro vidinė energija: E═U+kinetinė+potencinė

Energijos menų formos tarp sistemos ir aplinkos.
Bet kuriame termodinaminiame procese energija iš sistemos į aplinką arba atvirkščiai gali pereiti dviem formom:
1)darbu – šių atveju energijos mainai vyksta per organizuotą sistemos dalių makroskopinį judėjimą. T.y., vykstant darbui energija perduodama per tvarkingą molekulių judėjimą sukeltą išorinės jėgos;
2)šiluma – energijos mainai vyksta per chaotiška šiluminį dalelių judėjimą, tai molekulinis mikroskopinis energijos perdavimo būdas.
Jei ideali sistema apgaubta šilumos nepraleidžiančiomis sienelėmis, keistis energijos šilumos forma negalima, bet galimas keitimasis darbo forma ir tokia sistema vadinama Adiabatine sistema. Jeigu sistemos apvalkalas neleidžia vykti energijos mainams nei darbo ir šilumos forma, tai tokia sistema vadinama izoliuota. Jeigu šiluma pereina iš aplinkos į sistemą, tai sakome šilumos pokytis teigiamas si

istema gauna šilumos, endoterminis procesas δq>0
Sistema netenka šilumos, egzoterminis procesas δq<0
Darbas: w δw>0 sistema gauna darbo
δw<0 praranda darbą.
Mechaninis plėtimosi darbas w═ -p∆V
Kuo didesnis aplinkos slėgis, tuo didesnį darbą atlieka sistema.
Būsenos ir perėjimo funkcijos.
Funkcijos kurios priklauso nuo sistemos būsenos bet ne priklauso nuo to kaip ta sistemos būsena gauta, termodinamikoje vadinama būsenos funkcijomis. Temperatūra yra būsenos funkcija. Kitos svarbios būsenos funkcijos yra p ir V. Darbas ir šiluma nėra būsenos funkcijos. Vidinė energija priklauso tik nuo pradinių ir galutinių sistemos būsenų.
Termodinaminių procesų rūšys.
Termodinaminiu procesu vadinamas bet koks vieno arba kelių sistemos parametrų pasikeitimas. Vykstant termodinaminiam procesui sistemos termidinaminė pusiausvyra yra pažeidžiama. Jeigu vienas iš sistemos parametrų lieka nepakitęs tai procesas vadinamas izoterminiu. Jeigu p═const-izobarinis , jeigu V═const.-izochorinis. Jei nekinta du parametrai tai procesą vadiname izobariniu izoterminiu. Procesai dar skirstomi į:
1)pusiausvyruosius – nepusiausvyruosius. Pusiausvyrasis procesas vyksta sistemose, kurios yra termodinaminėje pusiausvyroje ir kurios patiria be galo mažus išorinės aplinkos poveikius. Pusiausvyrasis procesas – grįžtamasis, nepusiausvrasis – negrįžtamasis.
2)grįžtamuosius – negrįžtamuosius.
Savaiminiai ir nesavaiminiai procesai.
Savaiminis – kuriems nereikia energijos iš aplinkos (atšąla vanduo), nesavaiminis – jam reikia sunaudoti energijos.
Nulinis termodinamikos dėsnis.
Termodinamika remiasi teiginiais – postulatais, kurie yra praktinio patyrimo pasekmė. Šie postulatai vad. termodinamikos dėsniais. Jų yra keturi. Postulatai: Jei gu išorinės sąlygos nesikeičia sistema esanti pusiausvyros būsenoje bė
ėgant laikui nekinta. Pusiausvyroji būsena pilnai apibūdinama keliais parametrais:
1)temperatūra – visų sistemos dalių temperatūra turi būti vienoda;
Dėsnis: jeigu kiekviena iš dviejų sistemų yra terminėje pusiausvyroje su kita arba kitomis sistemomis tai tos dvi sistemos taip pat yra terminėje pusiausvyroje. I termodinamikos dėsnis: remiantis šiuo dėsniu galima nustatyti cheminių ir fizikocheminių procesų šiluminius efektus. Iš esmės 1 termodinamikos dėsnis yra energijos tvermės dėsnio išraiška nurodanti ryšį tarp šilumos gautos arba atiduotos proceso metu tarp darbo ir šilumos vidinės energijos pokyčio. dU═δq+δw
Jeigu procese iš A į B sistemos energija didėja, tai ∆U>0, jei mažėja ∆U<0. jeigu sistema izoliuota, jos masė ir vidinė energija išlieka nepakitusios.

Idealiųjų dujų lietimasis įvairiomis sąlygomis.
Izobarinis procesas, tai plėtimasis prieš pastovų slėgį. Dujos plečiasi tol kol vidinis slėgis sumažėja iki išorinio. Atliktas darbas proporcingas pastoviam išoriniam slėgiui ir tūrio pokyčiui. Jeigu dujos plečiasi prieš pastovų slėgį izotermiškai, t.y., izobarinis izoterminis procesas.
Išsiplėtimas į vakuumą.
Kadangi prieš vakumą negali būti atliktas darbas vykstant izoterminiam išsiplėtimui į indą iš kurio išsiurbtas oras, tai p═0, w═0, w═ -q, q═0.
Izoterminis plėtimasis prieš kintantį išorinį slėgį.
Plečiantis dujoms didėjant jų tūriui, dujų slėgis mažėja. w═ -∫pviddV
Izochorinis plėtimasis.
Šiame procese šiluma suteikta sistemai visa sunaudojama vidinės energijos padidinimui. w═ -pdV═0 ∆U═qv
Laiskas

Leave a Comment