GASNO STANJE MATERIJE

Transcript

1 GASNO SANJE MAERIJE -IDEALNO GASNO SANJE-ZAKONI -JEDNAČINA SANJA IDEALNOG GASA -GUSINE GASOA I PARA -SMEŠE GASOA -ERMIČKA DISOCIJACIJA GASA -KINEIČKA EORIJA GASOA -REALNO GASNO SANJE-JEDNAČINE -PREARANJE GASOA U EČNOSI -RANSPORNE OSOBINE GASOA

2 ERMALNA (ERMIČKA) ENERGIJA ČESICA (l eergja termalog kretaja) ENERGIJA MEĐUMOLEKULSKIH INERAKCIJA odos ovh eergja određuje odos euređeost/uređeost odoso u kom agregatom staju će se ać materja GASNO SANJE - čestce (molekul gasova, atom lemeth gasova, atom ara metala) maju zatu termalu eergju, veću od eergje međumolekulskh terakcja, a se erekdo kreću slučajo, slobodo u svm ravcma ravoljsk, bez utcaja međumolekulskh terakcja, razlčtm rosečm brzama koje rastu sa orastom temerature; sudaraju se međusobo sa zdovma suda; s orastom kretaje je haotčje; gas ema stala oblk zaremu odoso zauzma oblk zaremu suda u kome se alaz. Mogo slobodog rostora, mala gusta, velka stšljvost, velka mešljvost u svm odosma. EČNO SANJE - rastojaja zmeđu čestca maja; međumolekulske terakcje zražee; defsaa zarema; tečost zauzma oblk suda u kome se alaz. ČRSO SANJE - veoma mala međusoba rastojaja; jake sle; rasored čestca ravla; ema slobodog kretaja; defsa oblk zarema. SANJE GASNE PLAZME - jo elektro; rrode (r ojav muje olare svetlost) veštačke lazme l tzv. hlada lazma (laboratorjsk uz geerator). Gas-ajjedostavje staje materje (grčk chaos-ered) Staklo teč krstal se e mogu svrstat u jedo staje materje. Moge sustace se mogu javt u svakom od staja zavso od uslova kojma su zložee.

3 Gas-staje materje sa defsam arametrma:,,. Dovoljo je dat 3 arametra a četvrt sled. Ošt oblk jedače staja: f,, Jeda od jedača staja ekslcto: ( ) R Prtsak -krterjum mehačke ravoteže (bez romee zareme) emeratura -krterjum termčke ravoteže (Nult zako termodamke) Svaka sustaca je osaa jedačom staja. Dva uzorka eke sustace koja maju ste fzčke osobe su u stom staju.

4 IDEALNO GASNO SANJE deala gas e ostoj govormo o rblžavaju oašaju dealog gasa čestce su a velkom rastojaju ukua zarema samh čestca je zaemarljva u odosu a zaremu koju gas zauzma zaemarljve su međumolekulske terakcje rsut su samo elastč sudar (ukua traslatora Ek se e meja) romea arametara staja vod rome staja sstema vezu zmeđu arametara staja osuju gas zako (formulsa u XII veku) Idealo gaso staje: sku čestca (materjalh tačaka) zaemarljvh zarema koje zbog velkh rastojaja međusobo e teraguju koje se erekdo haotčo kreću u svm ravcma (ketčka eergja se svod a traslatoru eergju molekula). Ideala gas je mooatomsk.

5 OSNONI GASNI ZAKONI. BOJL-MARIOO ZAKON (rac R. Boyle; fracuz E. Marotte-ezavso) Na kostatoj temeratur zarema određee kolče gasa je obruto roorcoala rtsku od kojm se gas alaz odoso a kostatoj temeratur rozvod određee kolče gasa je kostata. Ako se gasu smaj zarema (gas se sabja), ovećaće se jegova kocetracja, samm tm broj sudara čestca gasa sa zdovma, z čega rozlaz već rtsak. Nr. dsaje: r udsaju djafragma se sušta, zarema grude šulje se ovećava a okol vazduh a većem rtsku ulaz u luća. Obruto kod zdsaja. cost., :,-dva staja gasa c / c c ( ). cost. k, cost kostata roorcoalost drekta roorcoalost rtska guste gasa

6 DIFERENCIJALNI RAČUN, cost. d, d, d + d d d d d određeoj relatvoj rome zareme gasa odgovara jedaka relatva romea rtska al surotog zaka odoso ako se rtsak oveća za % zarema će se smajt za %.

7 OSNONA PRAILA IZODA Ako su: u u x v v(x) fukcje koje maju zvod u tačk x oda je: cost. u cost. u u ± v u ± v uv u v + v u u u v uv v v

8 OSNONA ABLICA IZODA cost. x x x x x x x a x a x la e x e x lx x

9 < < 3 ( rastu s orastom temerature z Gej-Lsakovog Šarlovog zakoa) ekstraolacja Zavsost rtska od recroče vredost zareme određee kolče gasa a razlčtm temeraturama, f(/) Zavsost rtska od zareme određee kolče gasa a razlčtm temeraturama, f() l - djagram -za raze temerature se dobjaju ravostrae herbole koje se azvaju Bojlove zoterme -zako važ za veću gasova samo za že rtske tj. kada rtsak tež ul ( ), tako da Bojl-Marotov zako redstavlja grač zako koj važ za ske rtske -reala gas se rblžava ovom zakou r žm rtscma všm temeraturama (vdećemo kasje zašto)

10 . GEJ LISAKO I ŠARLO ZAKON (fracuz J.L.Gay- Lussace J.A.Charles ) Defšu utcaj temerature a romeu zareme r kostatom rtsku (zobarsk roces) a romeu rtska r kostatoj zarem (zohorsk roces). Pr zobarskom ovećaju temerature date mase odoso kolče gasa, romea zareme gasa srazmera je temeratur kao zarem koju je gas mao a o C odoso r kostatom rtsku zarema određee kolče gasa learo raste sa temeraturom: t + t ( + t) t zarema gasa a o C koefcjet ovećaja zareme gasa (relatv rraštaj zareme, stee - ) Eksermetalo je okazao da koefcjet šreja gasa ma u šrokom osegu rtska temerature kostatu vredost za sve gasove,36699 stee - (grača vredost za male rtske za dealo gaso staje): ako se eka određea kolča gasa zagreje od do o C tada se jegova očeta zarema o oveća za /73 73,5 deo očete zareme 73,5 + t t 73,5 73,5 + t Aalogo rethodom, r zohorskom rocesu: t + α t t 73,5 koefcjet ovećaja rtska (relatv rraštaj rtska, stee - ) t

11 < < 3 < 4 ekstraolacja z Bojl-Marotovog zakoa -sta je zavsost f(t) t + t t - agb rave; t - odsečak a ordat za vredost t o C Zavsost zareme određee kolče gasa od temerature r razlčtm rtscma;f(t) -r smajeju temerature, odoso tež ul što ema realo začeje jer je masa euštva a a skm temeraturama gasov se kodezuju re ego da dostgu tu temeraturu to staje se e osuje zakoma koj važe za deale gasove. Sled da ovaj zako važ za ske rtske vsoke temerature. Pomerajem koordatog očetka u tačku -73,5 može se ascsa rkazat ovom romejvom (asoluta temeratura, K): t + 73,5 t t 73,5 + t 73,5 73,5 + t 73,5 t t c c

12 3. AOGADRO ZAKON l rc (talja A. Avogadro) Avogadro je ostavo hotezu: Jedake zareme svh gasova a stoj temeratur rtsku sadrže st broj čestca. Mol je jedca za kolču sustace (). Po defcj mol sustace sadrž oolko elemetarh čestca kolko ma atoma u, kg ugljeka 6 C e čestce mogu bt molekul, atom, jo, elektro td. Molara zarema m redstavlja zaremu jedog mola sustace: 3 m m mol Avogadrov broj l Avogadrova kostata, je broj čestca u jedom molu sustace. Obeležava se sa N A (L) zos 6,45 x 3 mol -. Zarema koju zauzma mol ma kog gasa r stadardm uslovma, raje zva ormal, (ozačavaju se sa SP, eg. Stadard emerature ad Pressure) tj. a temeratur od o C rtsku od atm zos m,44 dm 3 mol - Stadard uslov srede, tzv. ambjetal uslov, koj se ozačavaju sa SAP (eg. Stadard Ambet emerature ad Pressure) su temeratura od 5 o C rtsak od bar (bar 5 Pa; atm35 Pa). Molara zarema r ovm uslovma zos m 4,789 dm 3 mol - Avogadrov zako: molare zareme ( m ) razlčth gasova a stoj temeratur rtsku ste su za sve gasove.

13 JEDNAČINA SANJA IDEALNOG GASA rethod zako zražavaju međusobu zavsost dva arametra staja kada su druga dva kostata jedača staja dealog gasa osuje romee staja gasa kada se, mejaju. I faza: zotermsko šreje od staja A do staja X a o II faza: zobarsko šreje od staja X do staja B a I faza Bojl-Marotov zako: II faza Gej-Lsakov zako: x x - djagram uz zvođeje jedače dealog gasog staja cost. R mol 73,5K 3 3,44 m mol 35Pa 8, 345JK Pa Nm ; J Nm; N kgms R je kostata azva se uverzala gasa kostata R

14 za mol R za molova R jedača dealog gasog staja l Klaejroova jedača (fracuz B.P.E. Claeyro) raktčo obuhvata rethodo omeute zakoe Pošto mora da bude razlčto od, a blo kom rtsku, mora da bude veće l jedako (asoluta temeratura). -jedaču zadovoljava veća gasova a soboj temeratur atmosferskom rtsku, dok se r većm rtscma žm temeraturama javljaju zata odstuaja -osuje oašaje svh gasova r gračm uslovma, -gasov koj se okoravaju ovoj jedač oašaju se dealo odoso alaze se u uslovma dealog gasog staja -veća gasova okazuje maje l veće odstuaje odoso alaze se u realom gasom staju al se r avedem gračm uslovma oašaju rema jedač dealog gasog staja. R m M R masa molara masa

15 cost cost cost cost cost, cost; matematčk zas gash zakoa R jedača staja dealog gasa, cost; cost, cost; matematčk zas gash zakoa, cost;

16 Metoda za određvaje relatve molekulske mase lako sarljvh tečost a a osovu ove jedače azva se ktor-majerova (emac ctor-meyer) metoda. Korgova atmosfersk (barometarsk) rtsak: gusta vode, g cm -3 atmosfersk rtsak, Pa f x O H O b H H O gh ao vodee are, Pa vlažost vazduha odoso molsk udeo vodee are ubrzaje Zemlje teže, 9,8 m s - vsa vodeog stuba, cm Aaratura za određvaje molare mase o ktor-majeru hdrostatčk rtsak odoso rtsak vodeog stuba, Pa M mr

17 GUSINE GASOA I PARA R m R M R M 3, 4dm mol M M R 3, 4dm mol tzv. ormala gusta a o o Za reale gasove vrš se određvaje gase guste a razlčtm rtscma, jer je gusta realog gasa fukcja rtska. (ρ/p) -5 kgm -3 Pa -,95,95,948,946 ekstraolsaa vredost,944,94,94,938 M R,936,,,,3,4,5,6,7,8,9,, / f ( ) za CO P -5 Pa

18 Relatva gusta d-odos guste stvaog referetog gasa, odoso odos masa sth zarema stvaog referetog gasa, mereh od stm uslovma rtska temerature : d ρ x ρ ref d Nm x Nm H ukua masa svh molekula stvaog gasa ukua masa svh molekula referetog gas (ajčešće vodok) Broj molekula N je st za oba gasa jer su m zareme jedake, kao. Kada se brojlac melac omože Avogadrovom kostatom dobja se: d M x ) m u (x ) m u (ref ukua broj molekula N x masa jedog molekula m M x d merejem relatve guste gasa rema vodoku 4 4 M sr M O + M gmol - N M x 9d molara masa vazduha kao gase smeše merejem relatve guste gasa rema vazduhu

19 SMEŠE GASOA Eksermetalo je okazao da kada ojed gasov zadovoljavaju jedaču staja dealog gasa oda jhove smeše gde ema hem. reakcje tolotog efekta usled mešaja, zadovoljavaju tu jedaču r čemu staje smeše zavs od sastava zražeog reko broja molova, molskog udela, kocetracje (molale l molare). Daltoov (eglez J.Dalto) zako l zako arcjalh rtsaka: a kostatoj temeratur ukua rtsak gase smeše jedak je zbru arcjalh rtsaka sastojaka smeše: k k važ za sve gasove arcjal rtsak-rtsak koj b gas mao kada b a stoj temeratur zauzmao zaremu gase smeše (važ samo za deale gasove) R R R k k k R R k ukua boj molova broj molova -te komoete R R x molsk udeo -te komoete

20 x x k k k x k x x x x Amagatov zako (fracuz E.H. Amagat) arcjalh zarema: ukua zarema koju zauzma gasa smeša a ekom rtsku temeratur jedaka je sum arcjalh zarema komoeata smeše k k j j j P j x za blo koje dve komoete u gasoj smeš Zavsost ukuog rtska bare gase smeše od sastava gase smeše ( f(x A ))

21 Sredja (roseča) molara masa gase smeše: molara masa -te komoete masa smeše masa -te komoete gase smeše M sr m σ k m σk M + M + + k M k σ k k M x M broj molova -te komoete gase smeše ukua broj molova komoeata smeše molsk udeo -te komoete Pr termčkoj dsocjacj gasa: stee dsocjacje gasa je: X X mol molekula gasa dsosuje a mol atoma gasa U staju ravoteže bće broj molova gasa (molekulskog atomskog): r d ( ) + + broj molova gasa koj su dsosoval broj molova gasa re dsocjacje re dsocjacje dsosovalo atomsk gas molekulsk gas

22 Zbog dsocjacje, broj čestca se u staju ravoteže ovećava uta: r + ( ) Odos molare mase edsosovaog gasa M molare mase gase smeše se zračuat z relacje m M M sr r M M sr + ( ) M M sr r M sr, može R j-a staja dealog gasa u slučaju termčke dsocjacje mola gasa ( ) + R R ( ) ( )