Hőtan és Gáztörvények
5. Gázok állapotjelzői
Az állapotjelzők a gázok állapotát leíró legfontosabb fizikai mennyiségek.
5.1. Extenzív állapotjelzők
A gázok extenzív vagy összeadódó állapotjelzői a térfogat és az anyagmennyiség, több gáz összes térfogatának és anyagmennyiségének kiszámítása egyszerű összeadással történik.
5.2. Intenzív állapotjelzők
A gázok intenzív vagy kiegyenlítődő állapotjelzői a nyomás és a hőmérséklet. Több gáz összekeverésével a nyomásuk és hőmérsékletük egy egységes közbenső állapotra áll be.
A gázkeverékekben minden gáz saját parciális nyomással rendelkezik, ez az az elméleti nyomás, amelyet a gáz akkor fejtene ki, ha ugyanazon a hőmérsékleten egyedül töltené ki a teljes térfogatot. A komponensek parciális nyomásának összege adja a rendszer teljes nyomását.
5.3. Anyagmennyiség és kapcsolódó fogalmak
a) Részecskeszám
Az N részecske szám megadja az adott anyagban található részecskék/molekulák darabszámát.
b) Anyagmennyiség
Az n anyagmennyiség megadja, hogy hány mólnyi/Avogadro-számnyi részecske/molekula van az adott anyagban.
c) Avogadro-szám
Az Avogadro-szám megadja, hogy 1 mol anyagmennyiségben hány részecske van.
d) Moláris tömeg
Az M moláris tömeg megadja az egységnyi mólnyi anyag tömegét,
-ban vett számértéke megegyezik a relatív atomtömeggel (elem esetén) vagy a relatív molekulatömeggel (molekula esetén).
6. Az ideális gáz fogalma
6.1. Ideális gáz az, amelyre teljesül az ideális gázok állapotegyenlete.
Egy gáz ideális, ha a részecskék térfogata elhanyagolható, a részecskék pontszerűnek tekinthetők, és a gáz részecskéinek kölcsönhatása egymással és az edény falával csak tökéletesen rugalmas ütközés lehet.
A valós gázok közül a légkör gázokaz és a nemesgázokat normál állapot közelében (0°C, 105 ) jó közelítéssel ideális gázoknak tekinthetjük.
6.2. Reális gázok – kitekintés
A reális gázok leírása Van der Waals nevéhez fűződik. A reális gázok közt a tökéletesen rugalmas ütközésen kívül fellép a gázrészecskék között vonzó kölcsönhatás, így a gáz reális nyomása kisebb, mint az ideális gáznak tekintett gázoké. A reális gázok részecskéinek térfogata nem elhanyagolható, a reális gázok térfogata nagyobb, mint az azonos anyagmennyiségű ideális gázok.
Az „a” és „b” számok a reális gázokat jellemző Van der Waals által meghatározott adott gázra jellemző állandó. Az „a” a nyomást, „b” a térfogatot jellemző állandó.
a) Általános gáztörvény reális gázokra
II. Definíciók, összefüggések
1. A szilárd testek lineáris hőtágulása
Szilárd testek bármely két pontjának lineáris hőtágulása egyenesen arányos a hőmérsékletváltozással, az anyag hosszával és az anyagi minőségtől.
Hosszú egyenes, kis keresztmetszetű testek hőtágulását, jó közelítéssel, a hosszabb oldal lineáris hőtágulása adja meg, a keresztmetszeti hőtágulás elhanyagolható.
1.1. Lineáris hőtágulási együttható
A lineáris hőtágulási együttható megadja az egységnyi hosszúságú anyag, egységnyi hőmérsékletváltozás hatására bekövetkező hosszváltozását.
Szilárd testek hőtágulási együtthatója általában ~10−5 nagységrendű, de egyes anyagoknál, például gumi és műanyagok esetén lehet negatív is.
1.2. Szilárd testek területi és térfogati hőtágulása
A szilárd testek a tér minden irányába azonos lineáris hőtágulással nőnek, tehát a terület négyzetes a térfogat pedig köbös arányban változtatja méreteit. Gyakorlati szempontból azonban a hőtágulási együttható nagyságrendjéből adódóan a négyzetes és köbös kifejezések elhanyagolhatók.
a) Területi hőtágulás
b) Térfogati hőtágulás
1.3. Lyukak és üregek hőtágulása, hőtágulási paradoxon
A lyukak és üregek lineáris méretei ugyanazon törvény szerint tágulnak, mint a test tömör részei.
2. A folyadékok térfogati hőtágulása
A folyadékok hőtágulása kizárólag térfogati hőtágulásként értelmezhető. A térfogat megváltozása egyenesen arányos a kiindulási térfogattal, a hőmérsékletváltozással és az anyagi minőséggel.
2.1. Térfogati hőtágulás definíciója
A térfogati hőtágulási együttható értéke megadja az egységnyi térfogatú anyag egységnyi hőmérsékletváltozás hatására bekövetkező térfogatváltozását.
Lapozz a további részletekért
