Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Ideal gas - Coggle Diagram
Ideal gas
พลังงานภายในระบบ
งานกับการเปลี่ยนแปลงปริมาตร
เมื่อความดันคงตัว ผลจะทำให้แก๊สมีการ
ขยายตัวและหดตัว โดยให้ W คือ งานที่เกิดจากแก๊สกระทำหรืองานที่เกิดจากแรงภายนอกกระทำต่อ
แก๊ส นั่นคือ ค่า W เป็นบวก ( + ) เมื่อ เกิดงานที่แก๊สกระท าจะมีผลให้แก๊สขยายตัว ถ้าค่า W เป็นลบ
( - ) เมื่อ งานนั้นเกิดจากแรงภายนอกกระทำต่อแก๊ส จะมีผลให้แก๊สหดตัว
พลังงานภายในระบบ
คือ ผลรวมของพลังงานจลน์เฉลี่ยทั้งหมดของแก๊สในระบบปิด
เขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ “ U ”
การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในระบบ
คือ ผลต่างของพลังงานภายใน
ระบบ หลังเปลี่ยนแปลง( U2 )กับพลังงานภายในระบบก่อนเปลี่ยนแปลง
( U1 )เขียนแทนด้วย “U” เขียนความสัมพันธ์ได้ดังนี้
กฎข้อที่ 1 ของเทอร์โมไดนามิกส์
จากรูปคือเราให้ความร้อน Q แก่กระบอกสูบซึ่งบรรจุสิ่งที่เราสนใจ โดยมีสถานะเป็น ของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ ก็ได้ทั้งนั้น แต่ส่วนใหญ่เรากล่าวกันอยู่บ่อยๆ คือ บรรจุก๊าซ ในที่นี้ขอพิจารณาสิ่งที่เราสนใจในกระบอกสูบ ทั้ง 3 สถานะ แต่ในส่วนของสถานะ ก๊าซ จะกล่าวถึงมากกว่า ของแข็งและ ของเหลว
อันที่ 1 พิจารณา ของแข็ง พร้อมๆ กับ ของเหลว โดยที่ยังไม่เกิดการเปลี่ยนสถานะ ซึ่งส่วนใหญ่เราจะคุ้นเคยกับสมการ
อันที่ 2 ก๊าซ ซึ่งมีความแตกต่างจากของแข็งหรือของเหลวคือ เมื่อได้รับความร้อน (Q) แล้วมีผลทำให้ระบบเกิดการเปลี่ยนแปลงปริมาตรอย่างเห็นได้ชัดเจน ดังนั้นในส่วนของงาน (W) เราไม่อาจละเลยได้ และ สามารถหา งาน (w)ที่เกิดขึ้น กรณีความดันมีค่าคงที่ตลอดการเปลี่ยนแปลง ได้ดังนี้ (ความดันคงที่)
ความหมายของสมการนี้ คือ เมื่อเราให้ความร้อน (Q) กับระบบแล้ว ความร้อนบางส่วน จะถูกใช้ไปสำหรับการทำงาน (W) และความร้อนส่วนที่เหลือ จึงจะไปเพิ่มพลังงานภายใน (U) ให้กับระบบ เพื่อให้เข้าใจมากขึ้นลองสังเกตรูปด้านล่างต่อไป
ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส
เป็นทฤษฎีที่ตั้งขึ้นเพื่อใช้อธิบายกฎ ปรากฏการณ์ หรือผลการทดลองที่เกี่ยวกับแก๊ส และพฤติกรรมของแก๊ส
1.แก๊สประกอบด้วยอนุภาคจำนวนมากที่มีขนาดเล็กมาก จนถือได้ว่าอนุภาคของแก๊สไม่มีปริมาตรเมื่อเทียบกับขนาดภาชนะที่บรรจุ โมเลกุลของแก๊สอยู่ห่างกันมาก ทำให้แรงดึงดูดและแรงผลักระหว่างโมเลกุลน้อยมาก จนถือได้ว่าไม่มีแรงกระทำต่อกัน
2.โมเลกุลของแก๊สเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วในแนวเส้นตรง เป็นอิสระ ด้วยอัตราเร็วคงที่ และไม่เป็นระเบียบ จนกระทั่งชนกับโมเลกุลอื่น ๆ หรือชนกับผนังภาชนะจึงจะเปลี่ยนทิศทางและอัตราเร็ว
3.โมเลกุลของแก๊สที่ชนกันเองหรือชนกับผนังภาชนะจะเกิดการถ่ายโอนพลังงานให้แก่กันได้ แต่พลังงานรวมของระบบคงที่ ณ อุณหภูมิเดียวกัน โมเลกุลของแก๊สแต่ละโมเลกุลเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วไม่เท่ากัน แต่จะมีพลังงานจลน์เฉลี่ยเท่ากัน โดยที่
4.พลังงานจลน์เฉลี่ยของแก๊สจะแปรผันตรงกับอุณหภูมิเคลวิน
สมบัติของแก๊สในอุดมคติ
แก๊สอุดมคติประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กมาก อาจเรียกว่า “point mass” โดยอนุภาคขนาดเล็กนี้มีมวลเกือบเป็นศูนย์ นั่นหมายความว่าเราสามารถอนุมานให้แก๊สอุดมคติไม่มีปริมาตร (no volume)
การชนกันระหว่างอนุภาคแก๊สอุดมคติเป็นการชนกันแบบยืดหยุ่นสมบูรณ์ (perfectly elastic collision) กล่าวคือ เป็นการชนกันของอนุภาคที่ไม่มีการสูญเสียพลังงานจลน์ หรือไม่มีแรงกระทำระหว่างกันของอนุภาค
การชนแบบยืดหยุ่น เมื่อลูกบอลกระทบพื้นแล้วกระดอนสูงขึ้นมา เท่าเดิมตลอดแม้เวลาจะผ่านไปนานเท่าไหร่ก็ตามนี่เป็นลักษณะการชนที่มีการ อนุรักษ์พลังงานคือพิจารณาพลังงานจลน์ของลูกบอลก่อนที่ลูกบอลจะกระทบพื้นจะ เท่ากับพลังงานจลน์ที่ลูกบอลกระดอนขึ้นมา ณ ตำแหน่งความสูงนั้น ตัวอย่างของการชนแบบยืดหยุ่น ดังรูป
แต่ถ้าเป็นการชนแบบไม่ยืดหยุ่น ลูกบอลก็จะกระดอนได้ไม่กี่ครั้งก็จะหยุดไปดังรูป เนื่องจากลูกบอลถ่ายเทพลังงานให้กับพื้น ทำให้พลังงานจลน์ของลูกบอลลดลงเรื่อยๆ และหยุดไปในที่สุด
แบบจำลองของแก๊ส
1.โมเลกุลเป็นไปตามกฎของนิวตัน
2.โมเลกุลเคลื่อนที่ในทุกทิศทุกทางและสม่ำเสมอ
3.ไม่มีการชนระหว่างโมเลกุล
4.โมเลกุลชนกับผนังของลูกสูบเป็นแบบยืดหยุ่น
