Какая зависимость между плотностью газа и абсолютной температурой

На чтение 6 мин. Обновлено 16 декабря, 2020

Какая зависимость между плотностью газа и абсолютной температурой

Что происходит с плотностью некоторой массы газа, если температура повышается, а давление остается неизменным?

Вспомним, что плотность равна массе тела, деленной на объем. Так как масса газа постоянна, то при нагревании плотность газа уменьшается во столько раз, во сколько увеличивался объем.

Если давление остается постоянным, объем газа пропорционален температуре. Следовательно, плотность газа при неизменном давлении обратно пропорциональна термодинамической температуре. Если

и — плотности газа при температурах и , то имеет место соотношение

. (237.1)

237.1. Склеенный из бумаги шар (модель монгольфьера) имеет массу 140 г и объем

. Поднимется ли он вверх, если нагреть воздух в нем до , в то время как окружающий воздух имеет температуру ? Плотность воздуха при принять равной.

Копирование информации со страницы разрешается только с указанием ссылки на данный сайт

Источник

Свойства, плотность газа в зависимости от температуры

Зависимость плотности пропан-бутановой смеси от ее состава и температуры

Таблица плотностей сжиженной пропан-бутановой смеси (в т/м³) в зависимости от ее состава и температуры

T, °C	−25	−20	−15	−10	−5	5	10	15	20	25
P/B, %
100/0	0,559	0,553	0,548	0,542	0,535	0,528	0,521	0,514	0,507	0,499	0,490
90/10	0,565	0,559	0,554	0,548	0,542	0,535	0,528	0,521	0,514	0,506	0,498
80/20	0,571	0,565	0,561	0,555	0,548	0,541	0,535	0,528	0,521	0,514	0,505
70/30	0,577	0,572	0,567	0,561	0,555	0,548	0,542	0,535	0,529	0,521	0,513
60/40	0,583	0,577	0,572	0,567	0,561	0,555	0,549	0,542	0,536	0,529	0,521
50/50	0,589	0,584	0,579	0,574	0,568	0,564	0,556	0,549	0,543	0,536	0,529
40/60	0,595	0,590	0,586	0,579	0,575	0,568	0,562	0,555	0,550	0,543	0,536
30/70	0,601	0,596	0,592	0,586	0,581	0,575	0,569	0,562	0,557	0,551	0,544
20/80	0,607	0,603	0,598	0,592	0,588	0,582	0,576	0,569	0,565	0,558	0,552
10/90	0,613	0,609	0,605	0,599	0,594	0,588	0,583	0,576	0,572	0,566	0,559
0/100	0,619	0,615	0,611	0,605	0,601	0,595	0,590	0,583	0,579	0,573	0,567

T — температура газовой смеси (среднесуточная температура воздуха); P/B — соотношение пропана и бутана в смеси, %

Источник

Урок физики в 10-м классе «Газовые законы»

Разделы: Физика

Приёмы и методы Тестовые задания. Сообщение учителя, беседа, построение графиков, демонстрация опытов. Решение задач.

Оборудование: компьютер, интерактивная доска, компьютерные программы “Кирилла и Мифодия”, стеклянная колба, 2 стеклянные трубки, пластилин, резиновая трубка, стакан с водой, термометр, манометр.

Уравнение состояния идеального газа, позволяет описать поведение идеального газа при любых изменениях параметров p, V, m, и Т.

До создания МКТ идеального газа свойства газов изучались экспериментально, были открыты законы поведения газов, которые легко можно вывести непосредственно из основного уравнения МКТ идеального газа. Когда в газе происходят какие-либо процессы, то обычно изменяются все три параметра: p, V, и Т.

Рассмотрим процессы, которые протекают при изменении только двух параметров, а третий остается постоянным. Эти процессы получили название изопроцессов (от греческого “изос” – равный, одинаковый).

Уравнения состояния газа для них легко получить из уравнения Клапейрона-Менделеева, положив один из параметров равным постоянной величине.

1.Если в уравнении состояния

или уравнение Клапейрона-Менделеева считать Т=const, то вся его правая часть будет величиной постоянной: .

Полученная формула выражает закон, установленный опытным путем в 1662г. английским ученым Р.Бойлем и в 1667г. независимо от него французским физиком Э.Мариотта:

Для данной массы газа при постоянной температуре произведение объема газа на соответствующее ему давление есть величина постоянная.

Данный процесс, протекающих при постоянной температуре, называют изотермическим. Закон Бойля – Мариотта можно проверить экспериментально.

Опыт. Медленно изменяя объем воздуха в цилиндре при неизменной температуре, наблюдаем за показаниями манометра и убеждаемся, что с уменьшением или увеличением объема давление соответственно увеличивается или уменьшается во столько же раз.

Представим этот процесс графически

Графически зависимость между давлением и объемом газа при постоянной температуре представлен виде гиперболы

Каждому значению температуры соответствует своя кривая (см. рис.). Эти кривые называют изотермой. Чем выше температура, при которой происходит процесс, тем выше расположена изотерма

В системах координат р,Т и V,Т изотермический процесс изображается прямой, параллельной соответственно оси р или V. Эти прямые изотермы. Параметры V или Р меняются, а Т=const

2.Газ находится в условиях, когда постоянным сохраняется его давление Р. Переход газа из одного состояния в другое, совершающийся при постоянном давлении, называют изобарным. В этом случае постоянным будет отношение объема газа к его температуре, из уравнения Клапейрона-Менделеева следует, что

седовательно, для данной массы газа и постоянном давлении объем газа прямо пропорционален абсолютной температуре.

Этот закон был установлен опытным путем в 1802г. французским физиком Ж.Гей-Люссаком. Формулу закона Гей-Люссака, его можно представить в виде:

Этот закон проверим экспериментально с помощью опыта. Для этого цилиндр переменного объема поместим в сосуд с водой, температуру которой можно изменять. При повышении температуры давление воздуха увеличивается. Изменим объем цилиндра так, оставляя давление прежним.

Закон Гей-Люссака можно проиллюстрировать и с помощью колбы с изогнутой трубкой.

В горизонтальной части трубки имеется капелька жидкости, отделяющая газ в колбе от атмосферного воздуха. Если подогревать колбу (даже руками), то капелька жидкости сместится вправо, т.е. объем газа, находящегося в колбе, увеличится, а давление останется равным атмосферному.

при m=const.

Графически такой процесс с помощью координатных осей V, Т можно изображается прямой, продолжение которой проходит через начало координат. Называется эта прямая изобара. Угол ее наклона к оси температур зависит от давления газа: чем больше давление, тем меньше угол наклона (см.рис. а).

На диаграммах с координатными осями р,Т или p,V изобары имеют вид прямых, параллельных оси Т или соответственно оси V (см.рис. б и в).

3. Рассмотрим поведение газа в условиях, когда постоянным сохраняется его объем V. Из уравнения Клапейрона – Менделеева следует, что в этом случае постоянным будет отношение давления к его температуре:

при постоянном объеме давление газа прямо пропорционально его абсолютной температуре.

Этот закон был экспериментально установлен французским ученым Ж.Шарлем. Его можно проверить экспериментально.

Переход газа из одного состояния в другое, совершающийся при постоянном объеме, называют изохорным процессом. График этого процесса строится по уравнению и представляет собой прямую линию, продолжение которой проходит через начало координат; ее называют изохорой. Угол наклона изохоры к оси температур тем больше, чем меньше объем газа. В системах координат p,V и V,Т изохора имеет вид прямой, параллельной оси р или соответственно Т

Обратите внимание на то, что основные газовые законы (Бойля – Мариотта, Гей-Люссака и Шарля) представляют собой частные случаи уравнения Клапейрона-Менделеева.

Выполняются ли этим законам реальные газы?

Опыты показывают, что для всех реальных газов наблюдаются отступления от рассмотренных выше газовых законов, которые особенно заметны при больших давлениях и плотностях газа, а также при очень высоких или низких его температурах.

Задача 1. На рисунке изображены две изобары: р1=const u p2=const. Какое давление больше?

1>2 T = const, Vv, р^ Изотермическое сжатие
2>3 р = const, Vv, Тv Изобарное охлаждение
3>1 V = const, p^, Т^ Изохорное нагревание

Учитель завершает урок, подводя итоги, выставляет оценки за решение задач. §54, упражнение №4,5 на стр. 264. Простроить графики изопроцессов в других координатных осях.

Источник