Рівняння Ван-дер-Ваальса

Рівняння стану реального газу

Ван-дер-Ваальс та його газ

   Закони ідеальних газів, виведені на основі МКТ, добре описують реальні гази при малих тисках і не занадто низьких температурах. При підвищенні  тиску чи зниженні температури поведінка реальних газів кількісно та якісно відрізняється від поведінки газів ідеальних.

Вирішення даної проблеми запропонував у 1873 році голландський фізик Ван-дер-Ваальс (1837-1923), який ввів рівняння стану, яке назване його іменем.

Газ Ван-дер-Ваальса – це така модель реального газу, в якій молекули розглядаються як тверді кульки певного об’єму (діаметром d),  між якими діють сили взаємного притягання. Наявність власного розміру кульок зумовлює те, що в даній моделі враховано і сили відштовхування між молекулами реального газу.

[p + (m/μ)²∙a/V²][V - (m/μ)∙b] = RT

Останнє рівняння носить назву рівняння Ван-дер-Ваальса, яке для одного моля газу набуває вигляду:

Вологість повітря

Вологість повітря та способи її вимірювання

Водяна пара - паливо для циклонів

    На Землі безупинно відбувається кругообіг води. Вона випаровується з поверхні світових океанів, вологих грунтів, листків рослин,  легенів і шкіри тварин та людини,  а вітри розносять її по всій планеті. Наявність водяної пари в атмосфері Землі зумовлює вологість повітря.

Вологість повітря постійно впливає на самопочуття людини. Для нормальної життєдіяльності за добу з поверхні шкіри і легенів людини випаровується в середньому від 800 до 2000 г води. У жаркому вологому повітрі процес випаровування води з поверхні шкіри людини послаблюється, водночас порушується і нормальний тепловий обмін в організмі. Тому за великої вологості та високої температури в людини з’являється кволість, зменшується її працездатність.

Вологість, тобто ступінь насичення повітря водяною парою, характеризують наступними величинами.

1. Абсолютна вологість.

Абсолютна вологість – це кількість водяної (в кілограмах)пари, яка міститься в 1 м3 повітря, тобто її густина.

Насичена пара

Поняття насиченої пари 

   В рідині молекули знаходяться в неперервному хаотичному тепловому (броунівському) русі. Якщо молекула випадково з'являється біля поверхні рідини і матиме швидкість, достатню для подолання притягання з боку інших молекул, вона зможе вийти в простір над рідиною.  Молекули, котрі задовольняють даним умовам, існують у вибраному об’ємі завжди, що доводиться роподілом Максвелла по швидкостях.

Швидкість випаровування (кількість молекул, що вилітає з 1 м² вільної поверхні рідини за 1 с визначається:

1) видом рідини;

2) температурою;

3) тиском пари над рідиною.

Сукупність молекул, що знаходяться в просторі над рідиною, називають парою, а процес переходу рідини в стан пари - пароутворенням.

Перше начало термодинаміки

Перше начало термодинаміки  в таблиці

Характеристики термодинамічних процесів в газах

Назва термодинамічного процесу

	Ізохоричний  процес	Ізобаричний процес	Ізотермічний процес	Адіабатичний процес
Умова протікання процесу	V = const	P = const	T = const	ΔQ = 0
Зв'язок між параметрами стану	p/T = const	V/T = const	pV = const	pVγ = const    pTγ/(1-γ) = const    VT1/(1-γ) = const
Робота в даному термодинамічному процесі	ΔA = 0    A = 0	ΔA = pΔV    A = p(V2 – V1)	ΔA = νRT∙ln(V2/V1)	ΔA = -ΔU     A = cv∙(T1 – T2)  A = νRT1/(γ-1)∙[1-(V1/V2)γ-1
Кількість теплоти, отримана в ході процесу	ΔQ = cv∙ΔT  ΔQ = cv(T2 – T1)	ΔQ = cp∙ΔT  ΔQ = cp(T2 – T1)	ΔQ = ΔA	ΔQ = 0
Зміна  внутрішньої енергії	ΔU = ΔQ	ΔU= cv∙ΔT	ΔU= 0	ΔU = - ΔA = =cv∙ΔT
Теплоємність	Cv = νR/(γ-1)	Cp = νγR/(γ-1)	CT = ∞	Cад = 0

Друге начало термодинаміки

Друге начало термодинаміки  та теплова смерть Всесвіт

Відомий англійський письменник Чарльз Сноу вважав, що критерієм інтелігентності сучасної людини з гуманітарною освітою служить ступінь обізнаності з другим законом термодинаміки.

Другий закон термодинаміки, як і перший, є узагальненням  багатовікового досвіду людей. Існує близько тринадцяти рівноцінних формулювань даного закону.

1.Неможливим є коловий процес, єдиним наслідком якого було б перетворення кількості теплоти, одержаної від нагрівника, в еквівалентну їй  роботу (Томсон-Кельвін).

2.Неможливим є коловий процес, єдиним результатом якого було б передавання енергії у формі теплоти від холодного тіла до гарячого (Клаузіус).

3. Вічний двигун другого роду неможливий (Освальд).

Вітаю переможців

Олімпіада з фізики 2012-2013, ІІІ етап

Вітаю з вдалим виступом на обласній олімпіаді з фізики учнів нашого, 10-Б, класу. В складній боротьбі із задачами, суперниками та членами журі вони показали достойний результат:

 Оля Романюк – 1-ше місце (абсолютне),

Максим Кузнєцов, Владислав Нешта та Бродюк Сергій – 2-й диплом.

Романюк Оля показала блискучий результат на обласних олімпіадах. Вона стала переможцем (1-й диплом) олімпіад з фізики, астрономії та математики.

Успіху на Всеукраїнській олімпіаді.

Для бажаючих - завдання олімпіади для десятикласників.

Цикл Карно

Тепловий двигун. Ідеальна теплова машина 

Блок-схема теплового двигуна

Тепловий двигун – це пристрій, який перетворює внутрішню енергію палива в механічну. Енергія, яка виділяється під час згорання палива, через теплообмін передається газу. Газ, розширюючись, виконує роботу проти зовнішніх сил і приводить у рух механізм.

Для того щоб двигун працював циклічно, газ стискається, віддаючи теплоту холодильнику (навколишньому середовищу). Робоче тіло двигуна дістає кількість теплоти ΔQн   від нагрівника, виконує роботу А над зовнішніми тілами і передає кількість теплоти ΔQх   холодильнику. Оскільки система після закінчення циклу повертається до початкового стану, зміна внутрішньої енергії дорівнює нулю (ΔU = 0) і за першим законом термодинаміки ΔА = ΔQн–ΔQх, де ΔА - механічна робота, яку виконує газ, ΔQн  - кількість теплоти, одержаної від нагрівника,  ΔQх -  кількість теплоти, переданої холодильнику.

Величина η:

 η = (ΔQн–ΔQх)/ΔQн = ΔА/ΔQн

називається коефіцієнтом корисної дії (ККД) теплової машини.