الغاز أحادي الذرة هو غاز يتكون من جزيئات تتكون من ذرة واحدة فقط. ومن أمثلة هذه الغازات الهيليوم والنيون والأرجون. الغاز أحادي الذرة المثالي هو نموذج يستخدم لوصف سلوك هذه الغازات في ظل الظروف المثالية.
يمكن حساب تغير درجة حرارة الغاز أحادي الذرة المثالي أثناء نقل الطاقة باستخدام قانون الحفاظ على الطاقة. إذا تمدد غاز أحادي الذرة أو تقلص بشكل ثابت ، فإن التغير في درجة حرارته يرتبط بمؤشر ثابت الحرارة ، والذي بالنسبة للغاز أحادي الذرة المثالي هو 5/3.
عند نقل 1200 جول من الطاقة إلى غاز أحادي الذرة مثالي ، من الممكن حساب التغير في درجة حرارته باستخدام الصيغة:
= ف / (ج_ف * ن)
هنا هو تغير درجة الحرارة ، ف هي الطاقة المنقولة ، ج_ف هي السعة الحرارية المولية بحجم ثابت و ن هي كمية مادة الغاز.
- تغير درجة حرارة غاز أحادي الذرة المثالي
- عند نقل الطاقة 1200 ي
- تأثير درجة الحرارة على خصائص الغاز
- سؤال وجواب
- كيف ستتغير درجة حرارة الغاز أحادي الذرة المثالي عند النقل 1200 ي?
- كيفية حساب تغير درجة حرارة غاز أحادي الذرة المثالي عند النقل 1200 جول إذا كانت كتلته 2 كجم والسعة الحرارية النوعية 500 جول / (كجم * ك)?
- كيف ستتغير درجة حرارة الغاز أحادي الذرة المثالي إذا تم نقل 1200 ي إلى ذلك ويزيد حجمه بمقدار 2 مرات?
تغير درجة حرارة الغاز أحادي الذرة المثالي
تتغير درجة حرارة الغاز أحادي الذرة المثالي أثناء نقل الطاقة. تعتمد كمية الطاقة التي يتم نقلها إلى الغاز على حجم واتجاه الحرارة المستلمة أو المنبعثة.
يتكون الغاز أحادي الذرة من ذرات عنصر واحد وله خصائص معينة تختلف عن الغازات متعددة الذرات. عادة ما يكون لهذه الغازات بنية ذرية بسيطة وتتفاعل قليلا مع بعضها البعض.
يمكن وصف تغير درجة حرارة الغاز أحادي الذرة المثالي باستخدام الصيغة:
= س / (ن * السيرة الذاتية)
أين:
- Δ هو تغير درجة الحرارة
- س هي الطاقة المنقولة أو المستلمة
- ن هي كمية المادة (مول) من الغاز
- السيرة الذاتية هي السعة الحرارية المحددة بحجم ثابت
يمكن العثور على السعة الحرارية النوعية عند الحجم الثابت للغاز أحادي الذرة في جداول القيم. يمكنك أيضا استخدام ثابت الغاز العالمي ص والكتلة المولية للغاز م:
السيرة الذاتية = ص / م
أين:
- ص هو ثابت الغاز العالمي
- م هي الكتلة المولية للغاز
يمكن أن نرى من الصيغة أنه أثناء نقل الطاقة ، يتناسب التغير في درجة حرارة الغاز عكسيا مع قدرته الحرارية المحددة.
وبالتالي ، يمكن حساب تغير درجة حرارة غاز أحادي الذرة المثالي أثناء انتقال 1200 جول من خلال معرفة كمية مادة الغاز وقدرتها الحرارية النوعية عند حجم ثابت.
عند نقل الطاقة 1200 ي
عند نقل طاقة 1200 جول إلى غاز أحادي الذرة مثالي ، تتغير درجة حرارته. تحت تأثير هذه الطاقة ، يتم نقل جزيئات الغاز إلى مستوى طاقة أعلى ، مما يؤدي إلى زيادة سرعاتها.
يمكن تحديد التغير في درجة حرارة الغاز أثناء نقل الطاقة باستخدام معادلة توازن الحرارة:
- الطاقة المنقولة تساوي التغير في الطاقة الداخلية للغاز:
- يرتبط التغيير في الطاقة الداخلية للغاز بتغير في درجة حرارته:
| Q | = | ΔU |
| ΔU | = | m | c | ΔT |
أين:
- س هي الطاقة المرسلة (في هذه الحالة 1200 ي);
- أومو هو التغيير في الطاقة الداخلية للغاز;
- م هي كتلة الغاز;
- ج هي الحرارة النوعية للغاز;
- أوشت هو التغير في درجة حرارة الغاز.
وبالتالي ، لتحديد تغير درجة الحرارة ، من الضروري معرفة كتلة الغاز وقدرته الحرارية المحددة. مع القيم المعروفة لهذه المعلمات والطاقة المرسلة ، من الممكن حساب تغير درجة حرارة غاز أحادي الذرة المثالي.
تأثير درجة الحرارة على خصائص الغاز
تلعب درجة الحرارة دورا مهما في تحديد خصائص الغاز ، مثل الحجم والضغط والكثافة. عندما تتغير درجة حرارة الغاز ، تحدث تغيرات في تركيبته الجزيئية وحركة الجزيئات ، مما يؤثر على خصائصه الكيميائية والفيزيائية.
يمكن توضيح تأثير درجة الحرارة على الغاز من خلال مثال الغاز أحادي الذرة المثالي. تخيل أن الطاقة في كمية 1200 جول يتم نقلها إلى هذا الغاز. نتيجة لهذا التأثير ، سوف تتغير درجة حرارة الغاز.
يرتبط التغير في درجة حرارة الغاز بتغير في طاقته الداخلية. عندما يتم توفير الطاقة ، تتلقى جزيئات الغاز طاقة حركية إضافية ، مما يؤدي إلى زيادة سرعات حركتها. ونتيجة لذلك ، يزيد متوسط الطاقة الحركية لجزيئات الغاز ، وبالتالي درجة حرارته.
في هذه الحالة ، سيؤدي نقل 1200 جول من الطاقة إلى زيادة درجة حرارة الغاز. يمكن تحديد تغير معين في درجة الحرارة باستخدام معادلة تتعلق بالطاقة ودرجة الحرارة وكمية مادة الغاز. يمكن كتابة هذه المعادلة على النحو التالي:
س = نδ
أين ف هي الطاقة المنقولة ، ن هي كمية مادة الغاز ، ج هي السعة الحرارية المولية للغاز بحجم ثابت ، أوكت هو التغير في درجة حرارة الغاز.
ويترتب على هذه المعادلة أن التغير في درجة حرارة الغاز يتناسب مع الطاقة المنقولة ويتناسب عكسيا مع السعة الحرارية المولية للغاز عند حجم ثابت. في حالة الغاز أحادي الذرة المثالي ، تكون السعة الحرارية المولية عند حجم ثابت 3ص/2 ، أين ص هو ثابت الغاز العالمي.
وبالتالي ، يتم تحديد تغير درجة حرارة الغاز أحادي الذرة المثالي أثناء نقل 1200 جول من خلال السعة الحرارية المولية للغاز وكمية الطاقة المنقولة.
سؤال وجواب
كيف ستتغير درجة حرارة الغاز أحادي الذرة المثالي عند النقل 1200 ي?
يعتمد تغير درجة حرارة الغاز أحادي الذرة المثالي أثناء انتقال 1200 جول على درجة الحرارة الأولية للغاز وحجمه. لحساب ذلك ، استخدم الصيغة ف = مكفولت ، أين ف هي الطاقة المنقولة ، م هي كتلة الغاز ، ج هي الحرارة النوعية ، أوكت هو تغير درجة الحرارة.
كيفية حساب تغير درجة حرارة غاز أحادي الذرة المثالي أثناء انتقال 1200 جول إذا كانت كتلته 2 كجم والحرارة النوعية 500 جول / (كجم *ك)?
لحساب تغير درجة الحرارة لغاز أحادي الذرة مثالي أثناء انتقال 1200 جول ، الصيغة ف = مكفول يستخدم ، أين ف هي الطاقة المرسلة ، م هي كتلة الغاز ، ج هي الحرارة النوعية ، أوكت هو تغير درجة الحرارة. استبدل القيم المعروفة في الصيغة: 1200 = 2 * 500 * دولار. بعد حل المعادلة ، نجد أوكت = 1.2 ك.
كيف ستتغير درجة حرارة الغاز أحادي الذرة المثالي إذا تم نقل 1200 ي إلى ذلك ويزيد حجمه بمقدار 2 مرات?
لا يعتمد تغير درجة حرارة الغاز أحادي الذرة المثالي أثناء نقل 1200 جول على الطاقة المنقولة فحسب ، بل يعتمد أيضا على حجم الغاز. إذا زاد حجم الغاز بعامل 2 ، فسيكون تغير درجة الحرارة أقل مما لو ظل الحجم دون تغيير. لحساب دقيق ، تحتاج إلى استخدام الصيغة ف = نكف أوشمت ، أين ن هو عدد جزيئات الغاز ، ج هي الحرارة النوعية ، الخامس هو حجم الغاز ، أوشمت هو تغير درجة الحرارة.