Газовые постоянные:

Газовые постоянные:
Универсальная газовая постоянная
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Универса́льная га́зовая постоя́нная (также — постоянная Менделеева)— термин,
впервые введённый в употребление Д. Менделеевым в 1874 г. Численно равна работе
расширения одного моля идеального газа в изобарном процессе при увеличении
температуры на 1 К.
Содержание




1 Общая информация
2 Связь между газовыми константами
3 Примечания
4 См. также
Общая информация
В 1874 году[1][2] Д. Менделеев вычислил значение константы в уравнении МенделееваКлапейрона (уравнении состояния идеального газа) для одного моля газа, используя закон
Авогадро, согласно которому 1 моль различных газов при одинаковом давлении и
температуре занимает одинаковый объём ( ).
В некоторых научных кругах эту постоянную принято называть постоянной Менделеева.
Обозначается латинской буквой .
Входит в уравнение состояния идеального газа
.
В Международной системе единиц (СИ) универсальная газовая постоянная равна[3]
Дж
⁄(моль∙К).
В системе СГС универсальная газовая постоянная равна
Удельная газовая постоянная (R/M) для сухого воздуха:
Эрг
Дж
⁄(моль∙К).
⁄(кг∙К)
Связь между газовыми константами
Универсальная газовая постоянная выражается через произведение постоянной Больцмана
на число Авогадро,
. Универсальная газовая постоянная более удобна при
расчетах, когда число частиц задано в молях.
Постоянная Больцмана
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Не следует путать с постоянной Стефана — Больцмана.
Значение постоянной Размерность
1,380 6488(13)·10−23 Дж·К−1[1]
1,380 6488(13)·10−16 эрг·К−1
8,617 3324(78)·10−5
эВ·К−1[1]
Постоя́нная Бо́льцмана ( или ) — физическая постоянная, определяющая связь
между температурой и энергией. Названа в честь австрийского физика Людвига
Больцмана, сделавшего большой вклад в статистическую физику, в которой эта
постоянная играет ключевую роль. Её экспериментальное значение в Международной
системе единиц (СИ) равно:
Дж/К[1].
Числа в круглых скобках указывают стандартную погрешность в последних цифрах
значения величины. Постоянная Больцмана может быть получена из определения
абсолютной температуры и других физических постоянных. Однако вычисление
постоянной Больцмана с помощью основных принципов слишком сложно и невыполнимо
при современном уровне знаний.[источник не указан 596 дней] В естественной системе единиц
Планка естественная единица температуры задаётся так, что постоянная Больцмана равна
единице.
Универсальная газовая постоянная определяется как произведение постоянной Больцмана
на число Авогадро,
. Газовая постоянная более удобна, когда число частиц
задано в молях.
Содержание





1 Связь между температурой и энергией
2 Определение энтропии
3 Предполагаемая фиксация значения
4 См. также
5 Примечания
Связь между температурой и энергией
В однородном идеальном газе, находящемся при абсолютной температуре , энергия,
приходящаяся на каждую поступательную степень свободы, равна, как следует из
распределения Максвелла,
. При комнатной температуре (300 К) эта энергия
составляет
Дж, или 0,013 эВ. В одноатомном идеальном газе каждый атом
обладает тремя степенями свободы, соответствующими трём пространственным осям, что
означает, что на каждый атом приходится энергия в
.
Зная тепловую энергию, можно вычислить среднеквадратичную скорость атомов, которая
обратно пропорциональна квадратному корню атомной массы. Среднеквадратичная
скорость при комнатной температуре изменяется от 1370 м/с для гелия до 240 м/с для
ксенона. В случае молекулярного газа ситуация усложняется, например, двухатомный газ
имеет пять степеней свободы (при низких температурах, когда не возбуждены колебания
атомов в молекуле).
Определение энтропии
Энтропия термодинамической системы определяется как натуральный логарифм от числа
различных микросостояний , соответствующих данному макроскопическому состоянию
(например, состоянию с заданной полной энергией).
Коэффициент пропорциональности и есть постоянная Больцмана. Это выражение,
определяющее связь между микроскопическими ( ) и макроскопическими состояниями
( ), выражает центральную идею статистической механики.
Предполагаемая фиксация значения
XXIV Генеральная конференция по мерам и весам, состоявшаяся 17—21 октября 2011
года, приняла резолюцию[2], в которой, в частности, предложено будущую ревизию
Международной системы единиц произвести так, чтобы зафиксировать значение
постоянной Больцмана, после чего она будет считаться определённой точно. В результате
будет выполняться точное равенство k=1,380 6X·10−23 Дж/К[3]. Такая предполагаемая
фиксация связана со стремлением переопределить единицу термодинамической
температуры кельвин, связав его величину со значением постоянной Больцмана.
******************************
Число Авогадро
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Число́ Авога́дро, конста́нта Авогадро, постоянная Авогадро — физическая величина,
численно равная количеству специфицированных структурных единиц (атомов, молекул,
ионов, электронов или любых других частиц) в 1 моле вещества. Определяется как
количество атомов в 12 граммах (точно) чистого изотопа углерода-12. Обозначается
обычно как NA, реже как L [1].
Значение числа Авогадро, рекомендованное CODATA в 2010 году [2]:
NA = 6,022 141 29(27)·1023 моль−1.
В начале 2011 года опубликованы[3] (но официально пока не приняты) ещё более точные
измерения числа Авогадро: NA = 6,022 140 78(18)·1023 моль−1.
Моль — количество вещества, которое содержит NA структурных элементов (то есть
столько же, сколько атомов содержится в 12 г 12С), причём структурными элементами
обычно являются атомы, молекулы, ионы и др. Масса 1 моля вещества (молярная масса),
выраженная в граммах, численно равна его молекулярной массе, выраженной в атомных
единицах массы. Например:




1 моль натрия имеет массу 22,9898 г и содержит примерно 6,02·1023 атомов
1 моль фторида кальция CaF2 имеет массу (40,08 + 2×18,998) = 78,076 г и содержит
6,02·1023 молекул
1 моль тетрахлорида углерода CCl4, масса которого равна (12,011 + 4×35,453) =
153,823 г
и т. п.
В конце 2011 года на XXIV Генеральной конференции по мерам и весам единогласно
принято предложение[4] определить моль в будущей версии Международной системы
единиц (СИ) таким образом, чтобы избежать его привязки к массе; при этом число
Авогадро будет определено как точная целая константа, близкая к последнему значению,
рекомендованному CODATA.