Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Ideal gas, Slide2, น.ส นันทิกานต์ ก๋าสอน ม.6/1 เลขที่7 - Coggle Diagram
Ideal gas
สมบัติของแก๊สในอุดมคติ(ideal gas)
ปริมาตรของโมเลกุลน้อยมากประมาณได้ว่าเป็น 0
อะตอมสองอะตอมเวลาชนกันแล้วจะไม่สูญเสียพลังงานเป็นความร้อน
โมเลกุลไม่มีแรงดึงดูดระหว่างกัน
เคลื่อนที่ไร้ระเบียบ และแต่ละอะตอมจะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงตลอดเวลา เว้นแต่ชนกำแพงจะเกิดการเปลี่ยนทิศทางขึ้น แต่ก็จะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงต่อเหมือนเดิม
ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส
ตามทฤษฎีจลน์ของแก๊สกล่าวว่าโมเลกุลของแก๊สแต่ละโมเลกุลเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงอยู่ตลอดเวลาด้วยอัตราเร็วคงที่เกิดการชนกันเองและชนผนังภาชนะอยู่ตลอดเวลา การที่โมเลกุลของแก๊สเคลื่อนที่ชนผนังภาชนะอยู่ตลอดเวลา ทำให้เกิดแรงดัน และผลรวมของแรงดันทั้งหมดที่มีต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่เรียกว่า ความดันของแก๊ส
เป็นทฤษฎีที่ตั้งขึ้นเพื่อใช้อธิบายกฎ ปรากฏการณ์ หรือผลการทดลองที่เกี่ยวกับแก๊ส และพฤติกรรมของแก๊ส
2.โมเลกุลของแก๊สเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วในแนวเส้นตรง เป็นอิสระ ด้วยอัตราเร็วคงที่ และไม่เป็นระเบียบ จนกระทั่งชนกับโมเลกุลอื่น ๆ หรือชนกับผนังภาชนะจึงจะเปลี่ยนทิศทางและอัตราเร็
แก๊สประกอบด้วยอนุภาคจำนวนมากที่มีขนาดเล็กมาก จนถือได้ว่าอนุภาคของแก๊สไม่มีปริมาตรเมื่อเทียบกับขนาดภาชนะที่บรรจุ โมเลกุลของแก๊สอยู่ห่างกันมาก ทำให้แรงดึงดูดและแรงผลักระหว่างโมเลกุลน้อยมาก จนถือได้ว่าไม่มีแรงกระทำต่อกัน
3.โมเลกุลของแก๊สที่ชนกันเองหรือชนกับผนังภาชนะจะเกิดการถ่ายโอนพลังงานให้แก่กันได้ แต่พลังงานรวมของระบบคงที่ ณ อุณหภูมิเดียวกัน โมเลกุลของแก๊สแต่ละโมเลกุลเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วไม่เท่ากัน แต่จะมีพลังงานจลน์เฉลี่ยเท่ากัน
4.พลังงานจลน์เฉลี่ยของแก๊สจะแปรผันตรงกับอุณหภูมิเคลวิน
พลังงานภายในระบบ
พลังงานภายในระบบคือ ผลรวมของพลังงานจลน์เฉลี่ยทั้งหมดของแก๊สในระบบปิด เขียนแทนด้วยสัญลักษณ์“ U ” การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในระบบ คือ ผลต่างของพลังงานภายในระบบเปลี่ยนแปลง กับพลังงานภายในระบบก่อน เปลี่ยนแปลง เขียนแทนด้วย “U”
ระบบประกอบด้วยสิ่งต่างๆ ที่อยู่ในขอบเขตที่ต้องการศึกษา เช่น ระบบโมเลกุลของแก๊สจะประกอบด้วยโมเลกุลของแก๊สทุกตัวในภาชนะ พลังงานภายในของระบบคือ พลังงานทั้งหมดของโมเลกุลของแก๊สในระบบ
กฎข้อที่ 1 ของเทอร์โมไดนามิกส์
กำหนดให้พลังงานทั้งหมดของระบบเรียกว่า พลังงานภายใน (Internal Energy, U) ซึ่งค่าของพลังงานภายในขึ้นอยู่กับค่าตัวแปรต่างๆ เช่น จำนวนโมล (n), ความดัน (p), ปริมาตร (v), อุณหภูมิ (T),... ซึ่งสามารถเขียนแทนด้วยเทอม U(n,p,v,..)
หลักการสำคัญของกฎข้อที่ 1 แสดงอยู่ในสมการภายในรูป ซึ่งบอกว่า "การเกิดการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายใน (DU) จะเกิดขึ้นในลักษณะที่ทำให้เกิดการทำงาน(Work,w) หรือ เกิดเป็นความร้อน (Heat, q) หรือเกิดทั้งสองอย่างพร้อมๆ กัน" นั่นคือ กฎของการอนุรักษ์พลังงานนั่นเอง สำหรับการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นทีละน้อยเราสามารถเขียนความสัมพันธ์ได้ดังสมการนี้
dU = dq + dw (1)
d หมายถึงการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นทีละเล็กน้อย(differential) งานที่เกิดขึ้นสามารถมีได้หลายแบบขึ้นอยู่กับระบบที่เราสนใจ แต่งานที่เราสนใจศึกษาในบทเรียนนี้ จะเกี่ยวข้องกับการขยายตัวของระบบที่ความดันคงที่(p) ซึ่งงานที่เกิดขึ้นคือ
dw = -pdV (2)
dV คือค่าการเปลี่ยนแปลงของปริมาตร และ p คือ ความดันภายนอก ซึ่งมีค่าเท่ากับความดันภายในของระบบสำหรับกระบวนการที่ผันกลับได้ จากสมการนี้เราสามารถหางานที่ระบบทำ เมื่อมีการขยายตัวของระบบจากปริมาตรเริ่มต้น(Vi) ไปสู่ปริมาตรสุดท้าย (Vf) โดยทำการอินติเกรตทั้งสองข้าง ได้ดังนี้
แบบจำลองของแก๊ส
สารที่อยู่ในสถานะแก๊ส โมเลกุลจะเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระและฟุ้งกระจายเต็มภาชนะที่บรรจุ และพบว่าปริมาตรของแก๊สขึ้นกับความดัน อุณหภูมิ และมวล ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณทั้งหลายเรียกว่า กฏของแก๊ส ซึ่งพัฒนาปรับปรุงมาจากกฏของบอยล์และชาร์ล
แบบจำลอง
1.โมเลกุลเคลื่อนที่ตามกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
2.โมเลกุลเคลื่อนไปในทุกทิศทุกทางด้วยความเป็นไปได้ที่เท่ากัน
3.ไม่มีการชนกันระหว่างโมเลกุล
4.โมเลกุลเกิดการชนยืดหยุ่นกับกำแพ
น.ส นันทิกานต์ ก๋าสอน ม.6/1 เลขที่7
