Please enable JavaScript.

Coggle requires JavaScript to display documents.

ideal gas - Coggle Diagram

- - - - กฎข้อที่ 2 อธิบายเกี่ยวกับตัวแปรที่เป็นตัวกำหนดทิศทางของการเกิดกระบวนการต่างๆไม่ว่าจะเป็นทางกายภาพหรือทางเคมี (driving force of physical and chemical change) ซึ่งตัวแปรที่สำคัญเกี่ยวกับการกำหนดทิศทางของการเกิดกระบวนการต่างๆ คือ เอนโทรปี (Entropy, S) ในส่วนนี้ของบทเรียนก็จะกล่าวถึงนิยามของตัวแปรตัวนี้
      - . กฎข้อที่ 3 ของเทอร์โมไดนามิกส์
        
        ในการที่จะหาค่าเอนโทรปีของระบบที่อุณหภูมิใดๆนั้นจำเป็นต้องอาศัย กฎข้อที่ 3 ซึ่งนิยามเอนโทรปีของระบบที่ ศูนย์องศาเคลวิน ดังนี้ "ค่าเอนโทรปีของระบบผลึกที่สมบูรณ์แบบที่อุณหภูมิศูนย์องศาเคลวินจะมีค่าเป็น ศูนย์"
- - - - P ; ความดันของระบบ
      - v; ความเร็วของโมเลกุลแต่ละตัว
      - ความกว้างของกระบอกสูบ(คลิกที่ขอบของลูกสูบ และลากเพื่อเปลี่ยนความกว้างของลูกสูบ) ปริมาตรของกระบอกสูบ
        จะปรับเองอัติโนมัติตามค่าพารามิเตอร์ข้างบนภาพจะเคลื่อนไหวจะหยุดลงเมื่อคลิกเมาส์ค้างและจะเคลื่อนไหวต่อเมื่อปลายเม้าส์ค้าง
- - - - จาก W = Fs
        W = PAs
        W = P(As)
        จะได้ W = PV
        
        W = P(V2
        
        W = P(V2
        
        W = P(V2
        
        – V1
        
        ) เป็น ลบ ( - ) เมื่อ แก๊สหดตัว จะได้ V1  V2
        
        – V1
        
        ) เป็น บวก ( + ) เมื่อ แก๊สขยายตัว จะได้ V2  V
        
        – V1
        
        )
- - - - ในปีค.ศ. 1662 Robert Boyle นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษได้ทำการทดลองหาความสัมพันธ์ระหว่างความดันและปริมาตรของแก๊ส และได้ข้อสรุปว่า ปริมาตรของแก๊สจะแปรผกผันกับความดันเมื่ออุณหภูมิของแก๊สมีค่าคงที่และสามารถเขียนเป็นสมการตามหลักการทางคณิตศาสตร์ได้ดังนี้
        อย่างไรก็ตามกฎของบอยล์จัดเป็นกฎอุดมคติ เพราะหากบอยล์สามารถวัดความดันและปริมาตรได้อย่างละเอียด จะพบว่าแก๊สจริงมีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล แต่ถ้าทดลองที่ความดันต่ำๆแก๊สจริงจะมีสมบัติใกล้เคียงกับกฎนี้ เพราะแก๊สมีความหนาแน่นน้อย โมเลกุลจะอยู่ห่างกันทำให้แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลอ่อนลง แก๊สจริงจึงมีสมบัติใกล้เคียงกับแก๊สอุดมคติ
    - - ในปีค.ศ. 1787 Jacques Charles นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสได้ศึกษาผลของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิต่อปริมาตรของแก๊สและพบว่าที่ความดันคงที่ ปริมาตรของแก๊สจะแปรผันตรงกับอุณหภูมิสัมบูรณ์ดังนี้ กฎของชาร์ลส์ก็เช่นเดียวกันกับกฎของบอยล์คือ เป็นกฎที่ใช้กับแก๊สอุดมคติโดยแก๊สจะมีสมบัติใกล้เคียงกับกฎของชาร์ลส์ที่อุณหภูมิสูง กล่าวโดยสรุปคือ แก๊สจะประพฤติตัวใกล้เคียงกับกฎของบอยล์และกฎของชาร์ลส์เมื่อแก๊สนั้นอยู่ในสภาวะอุณหภูมิสูงและความดันต่ำ
    - - ได้ทำการทดลอง โดยให้ปริมาตรของแก๊สคงที่ เพื่อที่จะหาความสัมพันธ์ระหว่างความดันกับอุณหภูมิ ผลที่ได้คือ ความดันของแก๊ส
        ใดจะแปรผันตรงกับอุณหภูมิเมื่อปริมาตรคงที่
        
        หลักของอาโวกาโดร ( Avogadro’s Principle )
        
        ในปีค.ศ. 1811 Avogadro นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาเลียนได้เสนอหลักของอาโวกาโดร ซึ่งกล่าวว่า ภายใต้อุณหภูมิและความดันคงที่ แก๊สที่มีปริมาตรเท่ากันมีจำนวนโมเลกุลเท่ากัน ซึ่งนั่นหมายความว่าแก๊สจะมีจำนวนโมลเท่ากันด้วย เนื่องจากสารที่มีจำนวน 1 โมลมีจำนวนโมเลกุลเท่ากับ 6.02x1023 โมเลกุล
        
        เพื่อความสะดวกในการศึกษาเรื่องราวเกี่ยวกับแก๊ส นักวิทยาศาสตร์จึงได้สร้างแบบจำลองของแก๊สในอุดมคติขึ้น ซึ่งมีใจความดังนี้
        
        2) ถือว่าปริมาตรรวมของโมเลกุลทุกตัวน้อยมาก เมื่อเปรียบเทียบกับปริมาตรของก๊าซทั้งภาชนะ จึงสามารถตัดปริมาตรของโมเลกุลทิ้งไปได้
        
        1) แก๊สประกอบด้วยโมเลกุลจำนวนมาก ทุกโมเลกุลมีลักษณะเป็นก้อนกลมที่มีขนาดเท่ากัน มีความยืดหยุ่นสูง ดังนั้นโมเลกุลเหล่านี้จะชนผนังและกระดอน
        แบบยืดหยุ่น
        
        3) ไม่มีแรงใดๆ กระทำต่อโมเลกุลไม่ว่าจะเป็นแรงผลักหรือแรงดูด หรือแม้กระทั่งแรงโน้มถ่วงโลกที่กระทำต่อโมเลกุลด้วย
        
        4) โมเลกุลทุกโมเลกุลจะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงแบบสับสนไร้ทิศทาง และอาจเปลี่ยนแนวการเคลื่อนที่ได้หากไปชนใส่ผนังภาชนะหรือชนกับโมเลกุลแก๊สด้วย กันเอง เรียกการเคลื่อนที่แบบนี้ว่า การเคลื่อนที่แบบบราวน์เนียนและนักวิทยาศาสตร์ยังสามารถหาความสัมพันธ์ระหว่างความดันกับพลังงานจลน์เฉลี่ยของ
        โมเลกุลแก๊สได้ ดังนี้ P V = 13N m v2 หรือ P V = 23N m
- - - - คำอธิบายเพิ่มเติมทฤษฎีจลน์ของแก๊ส
      - จากทฤษฎีของแก๊สข้อ 5) เมื่อโมเลกุลชนกันเอง อาจมีการถ่ายเทพลังงานแต่ไม่มีการสูญเสียพลังงานรวมนั้น หมายความว่า พลังงานรวมทั้งหมดของระบบไม่เปลี่ยน หรือพลังงานรวมของโมเลกุลของแก๊สทั้งสองโมเลกุลที่ชนกันไม่เปลี่ยน แต่เมื่อโมเลกุลสองโมเลกุลชนกันถ้ามีการถ่ายเทพลังงาน โมเลกุลหนึ่งสูญเสียพลังงานไปเท่าใด อีกโมเลกุลหนึ่งก็จะรับพลังงานเพิ่มขึ้นเท่านั้น
      - จากทฤษฎีจลน์ของแก๊สข้อ 7) และ 8) พลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลของแก๊ส (E) ซึ่งมีค่าเท่ากับ ? mv2 นั้น เป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิเคลวิน หมายความว่าเมื่ออุณหภูมิ เพิ่มขึ้นแก๊สก็จะมีพลังงานจลน์เฉลี่ยเพิ่มขึ้น แต่ถ้าอุณหภูมิลดลงแก๊สก็จะมีพลังงานจลน์เฉลี่ยลดลงด้วย (E ? T) และเหตุที่พลังจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลของแก๊สเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิเคลวิน เพราะว่าความเร็วเฉลี่ยของโมเลกุลของแก๊ส (v) เป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิเคลวิน (อุณหภูมิสูงแก๊สจะมีความเร็วเฉลี่ยสูง อุณหภูมิต่ำแก๊สจะมีความเร็วเฉลี่ยต่ำ)
      - E = ? mv2
        จากสูตร ค่าพลังงานจลน์ เฉลี่ยของโมเลกุลของแก๊ส (E) เป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร็วเฉลี่ย (v) กล่าวคือ ถ้า V มีค่ามาก E ก็จะมีค่ามากด้วย แต่ถ้า v มีค่าน้อย E ก็จะมีค่าน้อยด้วย เนื่องจากค่า v เป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิเคลวิน ดังนั้น ค่า E จึงเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิเคลวินด้วย
      - การใช้ทฤษฎีจลน์อธิบายสมบัติของแก๊ส
        
        ทฤษฎีจลน์ของแก๊สเกิดขึ้นจากแนวคิดที่ว่า “โมเลกุลขอสารทุกชนิดมีการเคลื่อนที่ตลอดเวลา” และสามารถนำมาสรุปเป็นข้อๆ ได้ดังนี้
        
        1.เวลาที่โมเลกุลใชในการชนข้างภาชนะนานเท่ากับเวลาที่โมเลกุลแก๊สเคลื่อนทีไปและกลับในภาชนะนั้น
        
        2.รากที่สองของค่าเฉลี่ยอัตราเร็วโมเลกุลแก๊ส
        
        3.ความดันของแก๊สในภาชนะเกิดแรงดันของโมเลกุลแก๊สทั้งหมดในภาชนะ มีค่าเท่ากันทุกทิศทาง
        
        4.พลังงานเฉลี่ยของโมเลกุลแก๊สในภาชนะมีค่าเท่ากับพลังงานทั้งหมดของโมเลกุลแก๊สในภาชนะ
        
        5.สมการทฤษฎีแก๊สจะได้
        
        พลังงานภายในแก๊ส
        พลังงานภายในแก๊ส คือ ผลรวมของพลังงานของโมเลกุลแก๊สทั้งหมดภายในภาชนะนั้นด้วยเหตุที่โมเลกุลแก๊สเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วสูงและแรงยึดเหนียระหว่างโมเลกุลแก๊สแทบจะไม่มีเลยพลังงานของโมเลกุลจึงอยู่ในรูปของ”พลังงานจลน์” เพียงอย่างเดียว
        
        หมายเหตุ พลังงานภายในแก๊สอะตอมคู่จะมีค่ามากกว่าแก๊สอะตอมเดี่ยวเพราะในขณะที่แก๊สอะตอมคู่เคลื่อนที่จะเกิดการหมุน จึทำให้เกิดพลังงานจลน์เชิงเส้นและเชิงมุมขึ้น ซึ้งขนาดของพลังงานมีค่าดังนี้
        
        3 more items...