Најважније из лекције
Једначина стања идеалног гаса: \( pV = nRT \) (повезује параметре гаса у равнотежном стању).
Параметри стања: Притисак \(p\), запремина \(V\), температура \(T\) и количина гаса \(n\) – макроскопске величине које описују гас као целину.
Равнотежно стање: Стање у изолованом систему у коме сви параметри имају једнаку, одређену вредност у целој запремини гаса. Приказује се тачком на графику.
Процес: Прелазак гаса из једног стања у друго. Спор процес кроз равнотежна стања приказује се линијом са стрелицом (смер процеса) на \(pV\)-дијаграму.
Параметри стања: Притисак \(p\), запремина \(V\), температура \(T\) и количина гаса \(n\) – макроскопске величине које описују гас као целину.
Равнотежно стање: Стање у изолованом систему у коме сви параметри имају једнаку, одређену вредност у целој запремини гаса. Приказује се тачком на графику.
Процес: Прелазак гаса из једног стања у друго. Спор процес кроз равнотежна стања приказује се линијом са стрелицом (смер процеса) на \(pV\)-дијаграму.
\[ pV = nRT \]
\( p \) – притисак гаса, \( V \) – запремина гаса, \( n \) – количина супстанце (број молова), \( T \) – апсолутна температура, \( R \) – универзална гасна константа
Производ притиска и запремине идеалног гаса сразмеран је производу количине супстанце (броју молова супстанце) и апсолутне температуре.
Једначина стања повезује физичке величине идеалног гаса искључиво када се он налази у стању термодинамичке равнотеже.
Параметри стања гаса су макроскопске физичке величине које описују физички систем као целину.
Основни параметри стања гаса су:
- притисак (\( p \))
- температура (\( T \))
- запремина (\( V \))
- количина гаса (\( n \))
У једначини стања идеалног гаса налазе се две основне физичке величине Међународног система јединица (SI): апсолутна температура \( T \) \([\text{K}]\) и количина супстанце \( n \) \([\text{mol}]\).
Неравнотежно стање: Стање у коме неки од параметара нема јединствену вредност у целој запремини гаса (нпр. температура различитих делова гаса није иста, па се молекули у топлијим областима крећу брже него у хладнијим).
Стање термодинамичке равнотеже (равнотежно стање): Стање у које гас долази после довољно дугог времена ако је изолован од спољашњих утицаја.
У равнотежном стању вредности параметара стања (притисак, температура, концентрација) постају једнаке у свим деловима запремине коју гас заузима. Гас остаје у стању равнотеже произвољно дуго све док је изолован од спољашњих утицаја.
Неравнотежна стања се не могу представити тачкама на дијаграму, јер њихови параметри немају јединствену вредност за цео гас.
Процес је прелаз гаса из једног стања у друго услед спољашњих утицаја.
Уколико је промена параметара услед спољашњих утицаја довољно спора, гас се у сваком тренутку налази у равнотежним стањима. Свако појединачно равнотежно стање представља се као тачка на графику (нпр. у \(pV\)-дијаграму).
Линија процеса: Непрекидна линија која повезује почетно и коначно стање представља скуп узастопних равнотежних стања кроз која гас пролази током процеса. Стрелица на линији означава смер одвијања процеса.
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Које макроскопске величине називамо параметрима стања гаса?
Параметри стања гаса су: притисак (\(p\)), запремина (\(V\)), температура (\(T\)) и количина супстанце (\(n\)).
Задатак 2 (средњи): Зашто се неравнотежно стање гаса не може приказати тачком у \(pV\)-дијаграму?
У неравнотежном стању вредности параметара (као што су притисак или температура) нису исте у свим деловима запремине гаса, па гас нема једну јединствену вредност притиска или температуре која описује систем као целину. Пошто величине нису једнозначно одређене, то стање није могуће описати једним паром координата \((V, p)\) односно тачком.
Задатак 3 (тежи): Гас се налази у изолованом суду у коме је једна половина загрејана на вишу температуру у односу на другу. Објасни шта ће се десити током времена, под којим условом ће важити једначина \(pV = nRT\) и како се та промена представља на \(pV\)-дијаграму ако се промена одвија споро.
- Почетно стање је неравнотежно јер молекули у топлијем делу имају веће брзине од оних у хладнијем делу, па температура није јединствена у целој запремини.
- После довољно дуго времена, пошто је суд изолован, температура и остали параметри ће се изједначити у целој запремини и систем ће достићи стање термодинамичке равнотеже.
- Једначина стања \(pV = nRT\) важи тек када се успостави термодинамичка равнотежа.
- Ако се прелаз између стања одвија кроз низ равнотежних међустања, на \(pV\)-дијаграму се тај процес приказује пуном линијом са стрелицом која означава смер процеса од почетног ка коначном стању.
