ideal gas ⚠ ⚠

🚫 กฏข้อที่ 1 ของเทอร์โมไดนามิกส์

☑ สมบัติของแก๊สในอุดมคติ

💡 พลังงานภายในระบบ

🚩 ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส

⛔ แบบจำลองของแก๊ส ⛔

โมเลกุลเป็นไปตามกฎของนิวตัน

โมเลกุลเคลื่อนที่ในทุกทิศทุกทางและสม่ำเสมอ

ไม่มีการชนระหว่างโมเลกุล

โมเลกุลชนกับผนังของลูกสูบเป็นแบบยืดหยุ่น

image

1⃣ แก๊สประกอบด้วยอนุภาคจำนวนมากที่มีขนาดเล็กมาก จนถือได้ว่าอนุภาคของแก๊สไม่มีปริมาตรเมื่อเทียบกับขนาดภาชนะที่บรรจุ โมเลกุลของแก๊สอยู่ห่างกันมาก ทำให้แรงดึงดูดและแรงผลักระหว่างโมเลกุลน้อยมาก จนถือได้ว่าไม่มีแรงกระทำต่อกัน

2⃣ โมเลกุลของแก๊สเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วในแนวเส้นตรง เป็นอิสระ ด้วยอัตราเร็วคงที่ และไม่เป็นระเบียบ จนกระทั่งชนกับโมเลกุลอื่น ๆ หรือชนกับผนังภาชนะจึงจะเปลี่ยนทิศทางและอัตราเร็ว

3⃣ โมเลกุลของแก๊สที่ชนกันเองหรือชนกับผนังภาชนะจะเกิดการถ่ายโอนพลังงานให้แก่กันได้ แต่พลังงานรวมของระบบคงที่ ณ อุณหภูมิเดียวกัน โมเลกุลของแก๊สแต่ละโมเลกุลเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วไม่เท่ากัน แต่จะมีพลังงานจลน์เฉลี่ยเท่ากัน

4⃣ พลังงานจลน์เฉลี่ยของแก๊สจะแปรผันตรงกับอุณหภูมิเคลวิน

🚩 เป็นกฎการอนุรักษ์พลังงาน กล่าวว่า "พลังงานสามารถเปลี่ยนรูป หรือถูกถ่ายโอนจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งได้ แต่ไม่สามารถสร้างขึ้นใหม่ หรือทำลายให้สูญสลายไปได้"

1⃣ แก๊สอุดมคติประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กมากอาจเรียกว่า“ point mass” โดยอนุภาคขนาดเล็กนี้มีมวลเกือบเป็นศูนย์นั่นหมายความว่าเราสามารถอนุมานให้แก๊สอุดมคติไม่มีปริมาตร (no volume)

2⃣ การชนกันระหว่างอนุภาคแก๊สอุดมคติเป็นการชนกันแบบยืดหยุ่นสมบูรณ์ (perfectly elastic collision) กล่าวคือเป็นการชนกันของอนุภาคที่ไม่มีการสูญเสียพลังงานจลน์หรือไม่มีแรงกระทําระหว่างกันของอนุภาค

พลังงานภายในระบบ คือ ผลรวมของพลังงานจลน์เฉลี่ยทั้งหมดของแก๊สในระบบปิด
เขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ “ U ”
image

การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในระบบ คือ ผลต่างของพลังงานภายในระบบหลังเปลี่ยนแปลง ( U2 ) กับพลังงานภายในระบบก่อนเปลี่ยนแปลง ( U1 ) เขียนแทนด้วย “DU” เขียนความสัมพันธ์ได้ดังนี้ image

image

Q คือ พลังงานความร้อน หน่วยเป็นจูล

U คือ พลังงานภายในของระบบ หน่วยเป็นจูล

W คือ งาน หน่วยเป็นจูล

แต่ความเป็นจริง ระบบของแก๊สใดๆ อาจจะมีการเปลี่ยนแปลงของระบบในกรณีอื่นๆได้ด้วย และเป็นไปตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน

งานกับการเปลี่ยนแปลงปริมาตร เมื่อความดันคงตัว ผลจะทำให้แก๊สมีการขยายตัวและหดตัว โดยให้ DW คือ งานที่เกิดจากแก๊สกระทำหรืองานที่เกิดจากแรงภายนอกกระทำต่อแก๊ส นั่นคือ ค่า DW เป็นบวก ( + ) เมื่อ เกิดงานที่แก๊สกระทำ จะมีผลให้แก๊สขยายตัว ถ้าค่า DW เป็นลบ ( - ) เมื่อ งานนั้นเกิดจากแรงภายนอกกระทำต่อแก๊ส จะมีผลให้แก๊สหดตัว
image

ตัวอย่างการชนแบบยืดหยุ่นสามารถพิจารณาจากลูกบอลทกระทบพื้นโดยสามารถเกิดขึ้นได้ 2 กรณีคือการชนแบบยืดหยุ่นและการขนแบบไม่ยืดหยุ่นตัวอย่างของการบนแบบยืดหยุ่นดังรูป

แต่ถ้าเป็นการชนแบบไม่ยืดหยุ่นลูกบอลก็จะกระดอนได้ไม่กี่ครั้งก็จะหยุดไปดังรูปเนื่องจากลูกบอลถ่ายเทพลังงานให้กับพื้นทำให้พลังงานจลน์ของลูกบอลลดลงเรื่อย ๆ และหยุดไปในที่สุด

image

image

image

image

image

image

image

น.ส ณัฐธิชา ศรีกระจ่าง ม.6/1 เลขที่ 20