Modelul gazului ideal

Gazul ideal este un model teoretic de gaz, caracterizat printr-o ecuație de stare simplă din punct de vedere matematic. Niciun gaz real nu se comportă exact așa.

Modelul gazului ideal este folosit de inginerii care lucrează cu gaze deoarece este simplu și aproximează bine pe un domeniu larg al parametrilor comportarea gazelor în timpul transformărilor termodinamice

Un mol de gaz ideal are un volum de 22.4 litri la o temperatura de 273 K și o presiune de 105 Pa.

Caracteristicile gazului ideal:

• Este alcătuit dintr-un număr foarte mare de particule identice numite molecule
• Distanțele dintre molecule sunt mari astfel încât pot fi considerate puncte materiale
• Se neglijează forțele de interacțiune dintre molecule

• Ciocnirile dintre molecule și pereții vasului se consideră perfect elastice

                                          

• Mișcarea moleculelor respectă legile mecanicii clasice
• Molecule se află în agitație termică.

Observație!

Orice gaz real poate fi considerat ideal la temeraturi ridicate și presiuni scăzute.

Ecuația termică de stare a gazului ideal - Ecuația Clapeyron Mendeleev

p·V = ν·R·T

R - constanta universală a gazului ideal

R = 8,314510 J / mol·K

Read More

Procesul termodinamic

Procesul termodinamic sau transformarea de stare reprezintă trecerea unui sistem termodinamic dintr-o stare de echilibru într-o altă stare de echilibru.

Într-un proces termodinamic, unii din parametrii de stare ai sistemului variază în timp. De exemplu variația volumului unui gaz produce o variație a presiunii acestuia, dacă temperatura rămâne constantă.

Clasificarea proceselor termodinamice:

Proces cvasistatic - este un proces în care parametrii de stare variază foarte lent astfel încât orice stare de intermediară poate fi considerată stare de echilibru.

Aceste procese se pot reprezenta în coordonate “pV”.

Reprezintă procese idealizate din natură.

Proces necvasistatic - este un proces în care stările intermediare nu sunt stări de echilibru termodinamic.

Procesele necvasistatice se întâlnesc în natură.

Proces reversibil - este un proces în care trecerea din starea finală în starea inițială se face prin aceeași succesiune de stări intermediare de echilibru prin care s-a făcut trecerea și în transformarea inițială, cu schimbarea sensului de variație a parametrilor de stare.

Procesele reversibile sunt procese cvasistatice.

Proces ireversibil - poate reprezenta un proces din natură. De exemplu: căderea frunzelor.

Proces ciclic - este un proces în care starea inițială coincide cu starea finală.

Proces neciclic - starea finală nu coincide cu starea inițială.

Principiul echilibrului termic

Orice sistem termodinamic izolat evoluează spre o stare de echilibru termodinamic pe care nu o mai părăsește de la sine fără o intervenție din exterior.

Parametrii de stare nu variază în timp (sunt constanți).

Dacă se pun în contact termic două sisteme termodinamice cu temperaturi diferite, corpul cald cedează căldură, în timp ce corpul rece primește căldură, iar în final cele două corpuri ajung la aceeași temperatură, adică la echilibru termic.

Termostatul - reprezintă un sistem termodinamic a cărui temperatură nu se modifică în urma contactului termic cu un al corp.

Un sitstem termodinamic este izolat adiabatic de mediul exterior dacă nu schimbă căldură ce mediul exterior.

Un termos ce conține apă și gheață în echilibru este un sistem termodinamic izolat.

Read More

Sistemul termodinamic

Un sistem termodinamic este un corp sau un ansamblu bine precizat de corpuri macroscopice. Sistemul termodinamic este finit.

Orice sistem termodinamic poate fi format dintr-un număr foarte mare de particule, dar un număr finit.

Sistemul termodinamic poate interacționa cu mediul exterior.

Exemplu de sistem termodinamic: o cantitate de gaz închis într-un cilindu cu piston mobil.

Clasificarea sistemelor termodinamice:

1. - Sistem termodinamic izolat - nu interacționează și nu face schimb de masă (substanță) și de căldură cu mediul exterior. Exemplu: termosul.

- Sistem termodinamic neizolat - interacționează cu mediul exterior. Exemplu: cana cu ceai,

cafea.

2. - Sistem termodinamic închis - nu face schimb de masă (substanță) dar face schimb de căldură cu exteriorul. Exempli: ceainicul.

- Sistem termodinamic deschis - face schimb de masă (substanță) și de căldură cu exteriorul.

Exemplu: corpul omenesc.

3. - Sistem termodinamic omogen - are aceleași proprietăți fizice și aceeași compoziție în toate punctele. Exemplu: gazul într-un cilindru.

- Sistem termodinamic omogen - conține mai multe substanțe numite componente și este

alcătuit din mai multe părți parțial distincte. Exemplu: apa + ulei.

Starea unui sistem termodinamic

Este dată de totalitatea proprietăților sistemului termodinamic la un moment dat.

Starea unui sistem termodinamic poate fi descrisă cu ajutorul unui ansamblu de mărimi fizice măsurabile numite parametrii de stare.

O stare a unui sistem termodinamic se numște stare de echilibru dacă parametrii de stare sunt constanți în timp (nu variază).

Starea unui sistem termodinamic se poate reprezenta în coordonate “pV” printr-un punct.

Clasificarea parametrilor de stare

1. Parametrii Intensivi

- caracterizează starea sistemului într-un punct al acestuia.

- pot avea valori diferite în puncte diferite.

- nu depind de numărul de particule.

- nu sunt aditivi

- exemplu: presiunea, temperatura, densitatea, masa molară.

2. Parametrii Extensivi

- caracterizează întregul sistem termodinamic.

- sunt proporționali cu numărul de particule din sistem.

- sunt aditivi.

- exemplu: masa, volumul, numărul de moli, numărul de particule.

3. Parametrii Independenți

- se mai numesc si grade de libertate.

- exemplu: masa, volumul.

4. Parametrii Dependenți

- exemplu: densitatea.

Read More

Termodinamica - notiuni introductive

Difuzia - se numește difuzie fenomenul de pătrundere a moleculelor unei substanțe printre moleculele altei substanțe indiferent de starea de agregare a acesteia.

Agitația termică - moleculele oricărei substanțe indiferent de starea de agregare a acesteia se află într-o mișcare dezordonată și continua a cărei intensitate crește odată cu creșterea temperaturii.

Molecula

Reprezintă cea mai mică paticulă dintr-o substanță cu structură chimică biatomică ce mai

păstrează proprietățile chimice ale substanței respective.

Masele atomilor și moleculelor sunt foarte mici și se exprimă în unități atomice de masă (u).

Unitatea atomică de masă reprezintă a 12-a partea din masa izotopului de carbon C1412.

1 u = 1,66 ⋅ 10-27 Κg = 1 Dalton

m0 = u ⋅ mr , masa unei molecule.

Se numește masă atomică relativă numărul care arată de câte ori masa unui atom este mai mare decât unitatea atomică de masă. Este o mărime adimensională.

Se numește masă moleculară relativă numărul care arată de câte ori masa unei molecule este mai mare decât unitatea atomică de masă. Este o mărime adimensională.

Se numește mol cantitatea de substanță a cărei masă exprimată în grame este egală cu masa moleculară relativă a substanței respective.

Caracteristicile molului:

1. Masa molară - reprezintă masa unui mol și se notează cu μ (miu)

[μ]SI =1 Kg/mol

μ = mr ⋅ g/mol sau μ = mr ⋅ Kg/mol

2. Numărul de molecule dintr-un mol de substanță este același indiferent de natura substanței și se numește numărul lui AVOGADRO (Na)

Na = 6,023 ⋅ 1023 molecule / mol

Numărul lui avogadro este egal cu inversul unității tomice de masă:

3. Volumul molar - reprezintă volumul unui mol de substanță.

[Vμ]SI =1 m3/mol

Observație!

În condiții normale de presiune și temperatură:

t = 0 oC

p = 1 atm = 105 Pa,

volumul unui mol de gaz este 22,4 l/mol indiferent de natura gazului.

În aceleași condiții de presiune și temperatură un mol dintr-un gaz oarecare ocupă același volum.

Cantitatea de substanță - ν (niu)

Este o mărime fizică fundamentală si se poate exprima astfel:

m = masa de substanță

  μ = masa molară a substanței

N = numărul de particule (atomi sau moli)

Na = numărului lui Avogadro

V = volumul de substanță

Vμ = volumul molar

Concentrația unei substanțe - n

Reprezintă numărul de molecule din unitatea de volum.

Densitatea pentru solide se determina frecvent la 20 oC, iar pentru lichide și gaze la 0 oC.

Raportul dintre masa unui corp și masa unui volum egal dintr-un alt corp (de obicei apă distilată la 20 oC) se numește densitate relativă.

Presiunea - p

Se definește prin raportul dintre forță și unitatea de suprafață.

F = forța,

S = suprafața.

Presiunea hidrostatică - este presiunea exercitată de o coloană de lichid.

p = ρ ⋅ g ⋅ h

ρ = densitatea

g = accelerația gravitațională

h = înălțimea coloanei de lichid.

Read More