Uczeń, jak każdy człowiek, chce umieć coś zrobić samodzielnie Spisy zadań Rozwiązane zadania z fizyki szkolnej - gimnazjum i szkoły ponadgimnazjalne (licea i technika) 132. Gaz doskonały - energia wewnętrzna

• Gaz doskonały tworzą cząsteczki nie posiadające struktury wewnętrznej, o zaniedbywalnie małych rozmiarach, posiadające symetryczną budowę.


• Cząstki wykonują wyłącznie ruch postępowy (nie występuje ruch drgający i obrotowy).


• Cząstki nie oddziałują ze sobą, z wyjątkiem sytuacji zderzenia. Zderzenia trwają zaniedbywanie krótki czas. Zderzenia są idealnie sprężyste.


• W trakcie zderzeń następuje wymian energii mechanicznej (kinetycznej) i pędu zgodnie z zasadami zachowania energii mechanicznej przy siłach zachowawczych oraz z zasadą zachowania pędu.

Teoria kinetyczno-molekularna gazu doskonałego

Model gazu doskonałego jest klasycznym przykładem jak konieczne jest stosowanie modeli do opisu zjawisk fizycznych.

Każda, nawet mała ilość gazu zawiera ogromne ilości cząsteczek gazu. Konieczne jest więc stosowanie wielkości charakteryzujących gaz za pomocą wielkości statystycznych. Mimo swej prostoty model gazu doskonałego świetnie sprawdza się w warunkach, gdy gaz występuje pod niskim ciśnieniem i w temperaturze zbliżonej do otaczającej nas.

Model
gazu
doskonałego

• Gaz doskonały tworzą cząsteczki nie posiadające struktury wewnętrznej, o zaniedbywalnie małych rozmiarach, posiadające symetryczną budowę.



• Cząstki wykonują wyłącznie ruch postępowy (nie występuje ruch drgający i obrotowy).



• Cząstki nie oddziałują ze sobą, z wyjątkiem sytuacji zderzenia. Zderzenia trwają zaniedbywanie krótki czas. Zderzenia są idealnie sprężyste.



• W trakcie zderzeń następuje wymian energii mechanicznej (kinetycznej) i pędu zgodnie z zasadami zachowania energii mechanicznej przy siłach zachowawczych oraz z zasadą zachowania pędu.

Energia wewnętrzna gazu doskonałego równa jest sumie energii ruchu chaotycznego cząstek gazu (ruchu postępowego).


Dalej założymy, że bierzemy pod uwagę wyłącznie średnią energię kinetyczną. Wtedy



Dalej dostaniemy więc



Sumę N

można zastąpić iloczynem liczby N i tego składnika

Energię kinetyczną jednej cząsteczki gazu można zapisać jako

Stała k, to stała Boltzmanna, a N_A to liczba Avogadro określająca ilość cząsteczek w 1 molu gazu.

Inna postać wzoru na energię wewnętrzną gazu doskonałego

Wyprowadzone wcześniej wzory można zapisać trochę inaczej

Litera n oznacza ilość moli gazu doskonałego. Teraz wzór ma postać



Lecz iloczyn stałej Boltzmanna i liczby Avogadro to stała gazowa R.



Jeszcze inna postać wyrażenia na energię wewnętrzną gazu doskonałego

Gdy gaz jest jednorodny, to liczbę moli n można obliczyć dzieląc masę gazu przez masę molową.



Gdy znana jest objętość V i gęstość gazu d, to wzór otrzymuje jeszcze inną postać



Jak szukać dalej w wyszukiwarce?
Wpisując słowa:

• gaz,
  
  
• doskonały,



• model,
  
  
• energia,
  
  
• wewnętrzna
  

Wzory z fizyki = wzory potrzebne do rozwiązywania zadań

Budowa atomu - Ile jest elektronów, nukleonów, protonów w atomie konkretnego pierwiastka?

Praca mechaniczna stałej siły - przykłady obliczeń.

Energia mechaniczna ciała - przykłady wykorzystania zasady zachowania

Energia kinetyczna ciała - przykłady obliczeń

Przykłady obliczania siły dośrodkowej. Zestawy przykładów uwzględniające różne wartości masy ciał, prędkości ruchu po okręgu i promienia tego okręgu.

Satelita geostacjonarny - jakie warunki musi spełniać satelita, by był stale nad tym samym punktem Ziemi?

Energia potencjalna grawitacyjna w jednorodnym polu grawitacyjnym

Obliczenie masy Słońca Jak zmierzyć masę Słońca? Jakie dane są do tego potrzebne?

Przemiana adiabatyczna gazu doskonałego

Pierwsza prędkość kosmiczna dla Ziemi. Z jaką prędkością porusza się sztuczny satelita Ziemi?

Obliczenie granicznej długości fali świetlnej wywołującej zjawisko fotoelektryczne w cezie.

Rozwiązane zadania z kinematyki

Rozwiązane zadania z fizyki szkolnej - gimnazjum i szkoły ponadgimnazjalne (licea i technika)

Wielkości opisujące ruch ciała - przykłady obliczania - przemieszczenie ciała - wektor zmiany położenia ciała.

Obliczanie szybkości średniej ruchu ciała.

Pocisk o masie m grzęźnie w desce po przebyciu odległości d. Przed uderzeniem w deskę pocisk poruszał się prostopadle do deski z prędkością v. Obliczyć siłę F działającą na pocisk w desce. Przyjąć odpowiednie założenia.

Rozwiązanie

Dwa ciała o różnych masach poruszają się z takim samym przyspieszeniem. Ciało m₂ ma masę 3 razy większą niż ciało m₁. Siła działająca na ciało m₂ jest równa 12 N. Jaka siła działa na ciało m₁? Warunek - nie obliczać wartości przyspieszenia.

 2013-05-03