equazione di stato dei gas
Processo quasi statico di equilibrio
Parametri di stato: grandezze fisiche utilizzate per descrivere lo stato del sistema
Stato di equilibrio: uno stato in cui le proprietà macroscopiche del sistema non cambiano nel tempo senza essere influenzate dal mondo esterno.
Processo quasi statico: lo stato gassoso cambia molto lentamente e lo stato intermedio non si limita a avvicinarsi allo stato di equilibrio
Equazione di stato dei gas ideali
Gas ideale: la densità non è troppo alta, la pressione non è troppo alta (rispetto alla pressione atmosferica) e la temperatura non è troppo bassa (rispetto alla temperatura ambiente)
Equazione di stato: pV=(m/M)RT
Densità numerica n: numero di molecole per unità di volume
Formule di pressione e temperatura dei gas ideali
Entro 1 s, una molecola subirà una collisione dieci volte dieci volte; una collisione dura dieci volte meno dieci secondi.
Energia cinetica traslazionale media = (3/2)kT
Quando la temperatura è elevata, l'energia cinetica traslazionale media del gas è elevata
p=nkT ;p=(2/3)nEk;p=nmv₁²=(1/3)nmv²
Tasso quadratico medio=(3kT/m)½=(3RT/M)½
Teorema di equipartizione Energia interna del gas ideale
I singoli atomi hanno 3 gradi di libertà; le molecole biatomiche hanno 5 gradi di libertà; le molecole poliatomiche con tre o più atomi hanno 6 gradi di libertà.
Se le molecole del gas hanno i gradi di libertà, l'energia cinetica totale media di ciascuna molecola = (i/2)kT
Teorema di equivalenza energetica: in uno stato di equilibrio con una temperatura pari a T, l'energia cinetica media di qualsiasi grado di libertà delle molecole di gas e l'energia cinetica media traslazionale sono pari a kT/2
L'energia interna di un gas ideale di massa m (massa molare M) è E=(m/M)(i/2)RT
L'energia interna di una certa quantità di gas ideale è completamente determinata dal grado di libertà del movimento molecolare i e dalla temperatura termodinamica T del gas e non ha nulla a che fare con il volume e la pressione del gas.
Distribuzione tariffaria di Maxwell
Funzione di distribuzione dei tassi di Maxwell
La velocità più probabile VP=(2kT/m)½=(2RT/M)½=1,41(RT/M)½
Tasso medio=(8kT/πm)½=(8RT/πM)½=1,60(RT/M)½
Tasso quadratico medio=(3kT/m)½=(3RT/M)½=1,73(RT/M)½
Collisioni e cammini liberi medi delle molecole
Frequenza media di collisione: numero medio di collisioni tra una molecola e altre molecole in un secondo
Cammino libero medio: la distanza media percorsa liberamente da una molecola tra due collisioni consecutive
Quando la temperatura è costante, minore è la pressione, maggiore è il percorso libero medio.