Главная страница
qrcode

1 Газы. Единиц измерения (СИ) содержит основные единицы длина L метр (м), масса m килограмм (кг), время t секунда (с), сила тока I ампер (A), термодинамическая температура т кельвин (K), единица количества вещества моль (моль)


НазваниеЕдиниц измерения (СИ) содержит основные единицы длина L метр (м), масса m килограмм (кг), время t секунда (с), сила тока I ампер (A), термодинамическая температура т кельвин (K), единица количества вещества моль (моль)
Дата19.12.2019
Размер3.19 Mb.
Формат файлаdoc
Имя файла1 Газы.doc
ТипДокументы
#67232
страница1 из 11
Каталог
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

1 Газы





















Международная система единиц измерения (СИ) содержит основные единицы: длина l метр (м), масса m – килограмм (кг), время t – секунда (с), сила тока I – ампер (A), термодинамическая температура Т – кельвин (K), единица количества вещества моль (моль).

Одной из важных величин в химии является количество вещества,

единицей измерения которого является моль.

Моль – это количество вещества, которое содержит столько

структурных единиц (атомов, молекул, ионов, электронов), сколько

содержится атомов в 12 г изотопа углерода 12С. Количество вещества

обозначается ν. Данная масса углерода содержит 6,02·1023 атомов углерода.

Следовательно, 1 моль любого вещества содержит 6,02·1023 структурных

единиц (атомов, молекул, ионов, электронов). Число частиц 6,02·1023

называется числом Авогадро (N
данном количестве вещества (ν) определяется по формуле N = N
Массу 1 моля вещества называют молярной массой (М). Молярная

масса, выраженная в г/моль, равна относительной молекулярной массе

вещества М (г/моль) = Mr. Связь между молярной массой вещества (М) и количеством этого вещества (ν) определяется следующей зависимостью:

ν= m/M, где m – масса вещества, г

Моль – это количество вещества, содержащее столько структурных единиц (молекул, атомов, ионов и др.), сколько их содержится в 0,012 кг изотопа углерода C. Моль вещества соответствует числу Авогадро

N23 моль–1 структурных элементов. При применении понятия "моль" следует указывать, какие структурные элементы имеются в виду,

например, моль атомов H, моль молекул H23 e- и отвечает количеству электричества, равному 1 фарадею (F).

Масса моля атомов или масса моля молекул (мольная или молярная масса М), выраженная в граммах (г/моль), есть грамм-атом данного элемента или соответственно грамм-молекула данного вещества в прежнем понимании.

Относительная молекулярная масса (Mr) – это число, показывающее,

во сколько раз масса молекулы этого вещества больше 1/12 части массы

атома изотопа углерода 12С. Таким образом, мерой относительных атомных и молекулярных масс избрана 1/12 часть массы атома изотопа углерода 12С, которая называется атомной единицей массы (а.е.м.).
Стехиометрия – раздел химии, в котором рассматриваются массовые

и объёмные отношения между реагирующими веществами.

1) Фундаментальным законом химии, сыгравшим огромную роль в развитии всей химической науки, является закон сохранения массы веществ.

Масса веществ, вступивших в реакцию равна массе веществ,

образующихся в результате реакции.

2) Закон постоянства состава.

Каждое чистое вещество имеет один и тот же состав, независимо от

способа его получения.

3) Закон Авогадро.

В равных объемах различных газов (при одинаковых температуре и

давлении) содержится одно и тоже число молекул.

Иными словами, одно и то же число молекул любого газа занимает при одинаковых условиях один и тот же объем. Вместе с тем, 1 моль любого газа содержит одинаковое число молекул. Следовательно, при одинаковых условиях 1 моль любого газа занимает один и тот же объем. Этот объем называется мольным объемом газа (V3. Объем, занимаемый газом при этих условиях, принято обозначать через V
Согласно закону Бойля-Мариотта, при постоянной температуре давление, производимое данной массой газа, обратно пропорционально объему газа:

Р
По закону Гей-Люссака при постоянном давлении объем газа изменяется прямо пропорционально абсолютной температуре (Т):

V
V
По закону Шарля: при постоянном объеме давление газа изменяется прямо пропорционально абсолютной температуре:

P
Зависимость между объемом газа, давлением и температурой можно выразить общим уравнением, объединяющим законы Бойля-Мариотта и Гей-Люссака:

PV/T = P
где Р и V - давление и объем газа при данной температуре Т; P
Приведенное уравнение позволяет находить любую из указанных величин, если известны остальные.

Важным следствием из закона Авогадро является утверждение, что при

одинаковых условиях равные количества различных газов занимают

равные объемы.

В частности, при нормальных условиях (н.у.): температуре Т = 273 К

(0 0С) и давлении Р = 101, 325 кПа (760 мм рт. ст.) – любой газ, количество

которого рано 1 моль, занимает объем 22,4 л. Этот объем называется

молярным объемом (Vm, л/моль) газа:

V m = V/ ν, где V – объем газа, л.

4) Парциальное давление газа.

Парциальным давлением газа в смеси называется давление, которое производил бы этот газ, занимая при тех же физических условиях объем всей газовой смеси.

Согласно закону парциальных давлений, общее давление смеси газов, не вступающих друг с другом в химическое взаимодействие, равно сумме парциальных давлений газов, составляющих эту смесь.

Если газ собран над жидкостью, то при расчетах следует иметь в виду, что его давление является парциальным и равно разности общего давления газовой смеси и парциального давления пара жидкости.

5) Закон эквивалентов.

Эквивалент – это реальная или условная частица вещества,

соответствующая одному иону водорода в кислотно-основных или

ионообменных реакциях, или одному электрону в окислительно-

восстановительных реакциях.

Например, эквивалентом гидроксида калия и соляной кислоты будут

соответственно КОН и НCl, серной кислоты – ½ Н
хлорида алюминия – 1/3 АlCl
Массу одного моля эквивалентов называют молярной массой

эквивалента вещества (Мэ, г/моль).

Для расчета молярной массы эквивалентов используют следующие

формулы:

а) для простого вещества

М
валентность атома;

б) для сложного вещества

М
валентность функциональной группы; n – число функциональных групп в

молекуле.

Для кислот функциональной группой является ион водорода, для

оснований – ион гидроксила, для солей – ион металла.

Например, М
М
М
М
Для вычисления объема моля эквивалентов (Vэ) газов необходимо

знать число молей эквивалентов в одном моле газа. Так, Мэ(Н) = 1г/моль,

что в два раза меньше массы моля, следовательно, объем моля

эквивалентов водорода в два раза меньше объема моля, т.е. Vэ = 22,4/2

=11,2 л.

Аналогично, Мэ(О
моля эквивалентов кислорода в четыре раза меньше его молярного объема,

т.е. Vэ(О
Суть закона эквивалентов заключается в том, что вещества

взаимодействуют друг с другом в эквивалентных соотношениях. Иными

словами, массы веществ m, реагирующих друг с другом или

получающихся в результате реакции, пропорциональны молярным

массам их эквивалентов Мэ:

m

Перевод единиц измерения объема - таблица.

Перевести из:
Перевести в
м3
дм3 = л
см3
мм3
гектолитров
литров = дм3
сантилитров
миллилитров = мл
1 м3 это:
1
103
106
109
10
103
105
106
1 дм3 = л это:
10-3
1
103
106
0.01
1
100
103
1 см3 это:
10-6
10-3
1
103
10-5
10-3
0.1
1
1 мм3 это:
10-9
10-6
10-3
1
10-8
10-6
10-4
10-3
1 гектолитр это:
0.1
102
105
108
1
102
104
105
1 литр = дм3это:
10-3
1
103
106
10-2
1
102
103
1 сантилитр это:
10-4
10-2
10
104
10-4
10-2
1
10
1 миллилитр = мл это:
10-6
10-3
1
103
10-5
10-3
0.1
1

Соотношение некоторых физико-химических величин и их единиц.

единица измерения
масса
количество
молярная масса
объем
молярный объем
число частиц
В 1000 раз меньше
мг
ммоль
мг/ммоль
22,4 мл
мл/ммоль
6∙1020
В 1000 раз больше
г
моль
г/моль
22,4 л
л/моль
6∙1023
В 1000 раз больше
кг
кмоль
кг/кмоль
22,4 м3
м3/кмоль
6∙1026
В 1000 раз больше
т
Ммоль
т/Ммоль
22400 м3
м3/Ммоль
6∙1029

Единицы измерения давления и объема, массы

Численное значение и единицы измерения R

Па, м3 (101325 Па; м3)

Па, л (101,325 кПа; л) 1∙10-3кг
8,314 Дж/моль∙K

атм; л (1 атм)

г/моль
0,082 л∙атм/моль∙K

мм. рт. ст; л (760 мм. рт. ст)


62,4 л∙ мм. рт. ст/моль∙K




Задание 3.2. В варианте задания для газа приведена одна известная величина: масса вещества, m(B) г, число молекул вещества N(B), количество вещества n(B), моль; объем вещества V(B), л. Определите все остальные неизвестные величины.

Дано: V(С


Один моль любого газа при н. у. занимает объем 22,4 л.

V
количество вещества: n(С
масса вещества: m(С
число молекул вещества: N(С23 = 3,01∙1024 молекул.

R = PV/νT (количество равно 1 моль).
R =101,325кПа∙22,4 л/1моль∙273 K = 8,31 Дж/моль∙K

R = 0,082 атм/моль∙K = 1,985 ккал/моль∙K
Вариант 1.

1. Дайте определение изотермического, изохорного, изобарного и адиабатического процессов. Изобразите на диаграмме в координатах (давление – объем) перечисленные термодинамические процессы, если начальное состояние газа для каждого из них одинаково.



изохорный, протекающий при постоянном объеме;
  • изобарный, протекающий при постоянном давлении;
  • изотермический, происходящий при постоянной температуре;
  • адиабатный, при котором теплообмен с окружающей средой отсутствует;
  • политропный, удовлетворяющий уравнению pvn= const.

  • Изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный процессы являются частными случаями политропного процесса.
  • При исследовании термодинамических процессов определяют: уравнение процесса в p—v иT—s координатах;
  • связь между параметрами состояния газа;
  • изменение внутренней энергии;
  • величину внешней работы;
  • количество подведенной теплоты на осуществление процесса или количество отведенной теплоты.

  • При изохорном процессе выполняется условие v = const.
  • Из уравнения состояния идеального газа (pv = RT) следует:
  • p/T = R/v = const,
  • т. е. давление газа прямо пропорционально его абсолютной температуре:
  • p2/p1=T2/T1.
  • Работа расширения в изохорном процессе равна нулю (l= 0), так как объем рабочего тела не меняется (Δv= const).
  • Изобарный процесс
  • Изобарным называется процесс, протекающий при постоянном давлении p= const. Из уравнения состояния идеального газа следует:
  • v/T=R/p= const
  • или
  • v2/v1=T2/T1,
  • т. е. в изобарном процессе объем газа пропорционален его абсолютной температуре.
  • Работа будет равна:
  • l=p(v2–v1).
  • Изотермический процесс
  • При изотермическом процессе температура рабочего тела остается постоянной T= const, следовательно:
  • pv=RT= const
  • или
  • p2/p1=v1/v2,
  • т. е. давление и объем обратно пропорциональны друг другу, так что при изотермическом сжатии давление газа возрастает, а при расширении – снижается.
  • Работа процесса будет равна:
  • l=RTln (v2– v1) =RTln (p1– p2).
  • Так как температура остается неизменной, то и внутренняя энергия идеального газа в изотермическом процессе остается постоянной (Δu= 0) и вся подводимая к рабочему телу теплота полностью превращается в работу расширения:
  • q=l.
  • При изотермическом сжатии от рабочего тела отводится теплота в количестве, равном затраченной на сжатие работе.
  • Адиабатным называется процесс изменения состояния газа, который происходит без теплообмена с окружающей средой. Так как dq= 0, то уравнение первого закона термодинамики для адиабатного процесса будет иметь вид:
  • du+pdv= 0
  • или
  • Δu+l= 0,
  • следовательно
  • Δu= —l.
  • В адиабатном процессе работа расширения совершается только за счет расходования внутренней энергии газа, а при сжатии, происходящем за счет действия внешних сил, вся совершаемая ими работа идет на увеличение внутренней энергии газа.
  • Обычно реальные адиабатные процессы протекают при наличии внутреннего трения в рабочем теле, в результате чего всегда выделяется теплота, которая сообщается самому рабочему телу.


  •   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

    перейти в каталог файлов


    связь с админом