Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
ideal gas images (1) - Coggle Diagram
ideal gas
แบบจำลองของแก๊ส
2.โมเลกุลเคลื่อนที่ในทุกทิศทางและสม่ำเสมอ
3.ไม่มีการชนระหว่างโมเลกุล
1.โมเลกุลเป็นไปตามกฎของนิวตัน
4.โมเลกุลชนกับผนังของลูกสูบเป็นแบบยืดหยุ่น
สมบัติของแก๊สในอุดมคติ
แก๊สอุดมคติประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กมาก อาจเรียกว่า “point mass” โดยอนุภาคขนาดเล็กนี้มีมวลเกือบเป็นศูนย์ นั่นหมายความว่าเราสามารถอนุมานให้แก๊สอุดมคติไม่มีปริมาตร (no volume)
การชนกันระหว่างอนุภาคแก๊สอุดมคติเป็นการชนกันแบบยืดหยุ่นสมบูรณ์ (perfectly elastic collision) กล่าวคือ เป็นการชนกันของอนุภาคที่ไม่มีการสูญเสียพลังงานจลน์ หรือไม่มีแรงกระทำระหว่างกันของอนุภาค
การชนแบบยืดหยุ่น
เมื่อลูกบอลกระทบพื้นแล้วกระดอนสูงขึ้นมา เท่าเดิมตลอดแม้เวลาจะผ่านไปนานเท่าไหร่ก็ตามนี่เป็นลักษณะการชนที่มีการ อนุรักษ์พลังงานคือพิจารณาพลังงานจลน์ของลูกบอลก่อนที่ลูกบอลจะกระทบพื้นจะ เท่ากับพลังงานจลน์ที่ลูกบอลกระดอนขึ้นมา ณ ตำแหน่งความสูงนั้น
การชนแบบไม่ยืดหยุ่น
ลูกบอลก็จะกระดอนได้ไม่กี่ครั้งก็จะหยุดไปดังรูป เนื่องจากลูกบอลถ่ายเทพลังงานให้กับพื้น ทำให้พลังงานจลน์ของลูกบอลลดลงเรื่อยๆ และหยุดไปในที่สุด
นาย ณภัทร พัฒนาปัญญา ชั้นม.6/1 เลขที่1
กฏข้อที่ 1 ของเทอร์โมไดนามิกส์
เรื่องของ งาน, พลังงาน และพลังงานภายใน ซึ่งมีคุณสมบัติเป็นไปตาม กฎข้อที่หนึ่งของ เทอร์โมไดนามิกส์ (Frist 's law of Thermodynamics)
U คือ พลังงานภายในของระบบ หน่วยเป็นจูล
Q คือ พลังงานความร้อน หน่วยเป็นจูล
W คือ งาน หน่วยเป็นจูล
เมื่อเราให้ความร้อน (Q) กับระบบแล้ว ความร้อนบางส่วน จะถูกใช้ไปสำหรับการทำงาน (W) และความร้อนส่วนที่เหลือ จึงจะไปเพิ่มพลังงานภายใน (U) ให้กับระบบ
พิจารณาเทียบกับสมการตามกฎข้อที่ 1 ของ เทอร์โมไดนามิค จะมีส่วนที่ควรให้ความสนใจคือส่วนที่เกี่ยวข้องกับ งาน (W) ทั้งนี้เนื่องจากเป็นของแข็ง หรือ ของเหลว ซึ่ง มีการเปลี่ยนแปลงปริมาตรน้อยมากๆ หรือมีค่า เข้าใกล้ 0 จนเราสามารถละเลยได้
ดังนั้นสำหรับของแข็งแล้ว พลังงานความร้อน (Q) ที่ให้แก่ระบบทั้งหมด จะกลายไปเป็นพลังงานภายใน (U)ของระบบตามสมการ
เราให้ความร้อน Q แก่กระบอกสูบซึ่งบรรจุสิ่งที่เราสนใจ โดยมีสถานะเป็น ของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ ก็ได้ทั้งนั้น แต่ส่วนใหญ่เรากล่าวกันอยู่บ่อยๆ คือ บรรจุก๊าซ ในที่นี้ขอพิจารณาสิ่งที่เราสนใจในกระบอกสูบ ทั้ง 3 สถานะ แต่ในส่วนของสถานะ ก๊าซ จะกล่าวถึงมากกว่า ของแข็งและ ของเหลว
แสดงการให้ความร้อนแก่ระบบ
อันที่ 1 พิจารณา ของแข็ง พร้อมๆ กับ ของเหลว โดยที่ยังไม่เกิดการเปลี่ยนสถานะ ซึ่งส่วนใหญ่เราจะคุ้นเคยกับสมการ
m คือ มวลของวัตถุหน่วยเป็น กิโลกรัม
c คือ ค่าความจุความร้อนจำเพาะ มีหน่วยเป็น จูลต่อกิโลกรัมเคลวิน
t คือ อุณหภูมิ มีหน่วยเป็น เคลวิน
ซึ่งส่วนใหญ่จะเจอคำถามแค่ว่าต้องใช้ความร้อนแค่ไหน จึงจะทำให้วัตถุมีอุณหภูมิสูงขึ้น 10 อาศา และเราก็จะคุ้นเคยกับสมการ
อันที่ 2 ก๊าซ ซึ่งมีความแตกต่างจากของแข็งหรือของเหลวคือ เมื่อได้รับความร้อน (Q)
มีผลทำให้ระบบเกิดการเปลี่ยนแปลงปริมาตรอย่างเห็นได้ชัดเจน
ดังนั้นในส่วนของงาน (W) เราไม่อาจละเลยได้ และ สามารถหา งาน (w)ที่เกิดขึ้น กรณีความดันมีค่าคงที่ตลอดการเปลี่ยนแปลง ได้ดังนี้ (ความดันคงที่)
งาน (W)ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงปริมาตร โดยที่ความดันมีค่าคงที่ เกิดขึ้นได้เพราะเราค่อยๆ ให้ความร้อนกับระบบ
กรณีที่ความดันไม่คงที่เราก็ต้องเขียนกราฟช่วย ทั้งนี้งานคือพื้นที่ใต้กราฟ ของ PV diagram
แสดงการหางานโดยใช้พื้นที่ใต้กราฟ งานมีหน่วยเป็นจูล
การหางานโดยใช้พื้นที่ใต้กราฟ PV Diagram
พลังงานภายในระบบ( Internal energy of system )
พลังงานภายในระบบ คือ ผลรวมของพลังงานจลน์เฉลี่ยทั้งหมดของแก๊สในระบบปิดเขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ "U ”
การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในระบบ คือ ผลต่างของพลังงานภายในระบบหลังเปลี่ยนแปลง ( U2 ) กับพลังงานภายในระบบก่อนเปลี่ยนแปลง ( U1 ) เขียนแทนด้วย “DU” เขียนความสัมพันธ์ได้ดังนี้
งานกับการเปลี่ยนแปลงปริมาตร เมื่อความดันคงตัว ผลจะทำให้แก๊สมีการขยายตัวและหดตัว โดยให้ DW คือ งานที่เกิดจากแก๊สกระทำหรืองานที่เกิดจากแรงภายนอกกระทำต่อแก๊ส นั่นคือ ค่า DW เป็นบวก ( + ) เมื่อ เกิดงานที่แก๊สกระทำ จะมีผลให้แก๊สขยายตัว ถ้าค่า DW เป็นลบ ( - ) เมื่อ งานนั้นเกิดจากแรงภายนอกกระทำต่อแก๊ส จะมีผลให้แก๊สหดตัว
จาก DW = FDs , DW = PADs , DW = P(ADs)
จะได้ DW = PDV , DW = P(V2 – V1 )
DW = P(V2 – V1 ) เป็น บวก ( + ) เมื่อ แก๊สขยายตัว จะได้ V2 > V1
DW = P(V2 – V1 ) เป็น ลบ ( - ) เมื่อ แก๊สหดตัว จะได้ V1 > V2
ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส(Kinetic Theory of Gases)
แก๊สประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กจำนวนมาก โดยปริมาตรของอนุภาคเหล่านั้นมีค่าน้อยมาก เมื่อเทียบกับปริมาตรของภาชนะที่บรรจุ
อนุภาคแก๊สอยู่ห่างกันมาก และแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคน้อยมากจนถือได้ว่าไม่มีแรงกระทำต่อกัน
3.แก๊สแต่ละอนุภาคเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงในทิศทางที่ไม่แน่นอน ด้วยอัตราเร็วคงที่ที่แตกต่างกัน จึงมีพลังงานจลน์ไม่เท่ากัน เมื่อเกิดการชนกันจะมีการถ่ายเทพลังงานให้แก่กันโดยไม่มีการสูญ เสียพลังงานจลน์รวม ทำให้พลังงานจลน์เฉลี่ยมีค่าคงที่
พลังงานจลน์เฉลี่ยของแก๊สขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเท่านั้น โดยไม่ขึ้นกับชนิดของแก๊ส ที่อุณหภูมิ เดียวกัน แก๊สทุกชนิดมีพลังงานจลน์เฉลี่ยเท่ากัน เมื่อเพิ่มอุณหภูมิจะทำให้อนุภาคของแก๊ส เคลื่อนที่เร็วขึ้น จึงทำให้พลังงานจลน์เฉลี่ยของแก๊สเพิ่มขึ้น
