טיפ 1: כיצד לחשב את לחץ הגז


תיקון מזגן - מילוי גז (יולי 2019).

Anonim

כדי לפתור כמה בעיות פיזיות, יש צורך לחשב את לחץ הגז . במקרה זה, הבעיה יכולה להיקרא אוויר הסביבה ואדים של החומר, ואת הגז כי הוא כלי השיט. איך בדיוק לחשב את לחץ הגז תלוי מה הפרמטרים נקבעים בבעיה.

יהיה עליך

  • - נוסחאות לחישוב לחץ הגז.

הדרכה

1

מצא את הלחץ של גז אידיאלי בנוכחות המהירות הממוצעת של המולקולות, המסה של מולקולה אחת וריכוז החומר לפי הנוסחה P = ⅓nm0v2, כאשר n הוא הריכוז (בגרמים או שומות לליטר), m0 הוא המסה של מולקולה אחת.

2

אם התנאי נותן את צפיפות הגז ואת המהירות הממוצעת של המולקולות שלה, לחשב את הלחץ באמצעות הנוסחה P = ⅓ρv2, שם ρ היא צפיפות ב kg / m3.

3

לחשב את הלחץ אם אתה יודע את טמפרטורת הגז ואת הריכוז שלה באמצעות הנוסחה P = nkT, כאשר k הוא קבוע Boltzmann (k = 1.38 · 10-23 mol · K-1), T הוא הטמפרטורה על סולם קלווין מוחלט.

4

מצא את הלחץ משתי גרסאות מקבילות של משוואת מנדלייב-קלייפרון בהתאם לערכים הידועים: P = mRT / MV או P = νRT / V, כאשר R הוא קבוע הגז האוניברסלי (R = 8.31 J / mol · K), ν הוא המספר חומרים בשומות, V הוא נפח הגז ב- M3.

5

אם מצבו של הבעיה מציין את האנרגיה הקינטית הממוצעת של מולקולות הגז ואת ריכוזו, למצוא את הלחץ באמצעות הנוסחה P = ⅔nEk, כאשר Ek הוא האנרגיה הקינטית ב j.

6

מצא את הלחץ של חוקי הגז - isochoric (V = const) ו isothermal (T = const), אם נתון הלחץ באחת המדינות. במקרה של התהליך האיזוכורי, יחס הלחץ בשתי מדינות שווה ליחס הטמפרטורה: P1 / P2 = T1 / T2. במקרה השני, אם הטמפרטורה נשארת קבועה, תוצר לחץ הגז והנפח שלו במצב הראשון שווה לאותו מוצר במצב השני: P1 · V1 = P2 · V2. אקספרס ערך לא ידוע.

7

חישוב הלחץ של הנוסחה של האנרגיה הפנימית של גז מונטומי אידיאלי: U = 3 · P · V / 2, כאשר U הוא האנרגיה הפנימית ב ג 'מכאן הלחץ יהיה: P = · U / V.

8

בעת חישוב הלחץ החלקי של הקיטור באוויר, אם התנאי נותן את הטמפרטורה והלחות היחסית של האוויר, יש להביע את הלחץ מהנוסחה φ / 100 = P1 / P2, כאשר φ / 100 היא הלחות היחסית, P1 הוא הלחץ החלקי של אדי מים, P2 הוא ערך האדים המרבי מים בטמפרטורה נתונה. במהלך החישוב, השתמש בלוחות התלות של לחץ האדים המרבי (לחץ חלקי מרבי) על הטמפרטורה במעלות צלזיוס.

עצה טובה

השתמש ברומטר באנרואיד או ברומטר כספית עבור ערך מדויק יותר אם אתה צריך לחשב את לחץ הגז במהלך ניסוי או עבודה במעבדה. השתמש מד לחץ רגיל או אלקטרונית כדי למדוד את לחץ הגז בכלי או צילינדר.

  • לחץ וצפיפות של אדי מים רוויים בהתאם לטמפרטורה - טבלה
  • נוסחת לחץ גז

טיפ 2: כיצד לחשב את הלחץ

גם עם קצת מאמץ, אתה יכול ליצור לחץ משמעותי. כל מה שצריך זה לרכז את המאמץ הזה על שטח קטן. ולהיפך, אם כוח ניכר יתחלק באופן שווה על פני שטח גדול, הלחץ יהיה קטן יחסית. כדי לגלות בדיוק איך, יהיה צורך לבצע את החישוב.

הדרכה

1

תרגם את כל הנתונים המקוריים ליחידות SI: כוח - לתוך ניוטונים, מסה - לקילוגרמים, שטח - למ"ר, וכו '. ואז הלחץ לאחר החישוב יבוא לידי ביטוי בפסקלים.

2

אם המטלה אינה מציגה את הכוח, אלא את מסה של העומס, לחשב את הכוח באמצעות הנוסחה הבאה: F = mg, כאשר F הוא הכוח (H), m הוא המסה (ק"ג), g היא התאוצה הכבידה שווה ל 9.80665 m / ²

3

אם התנאים במקום האזור מצביעים על הפרמטרים הגיאומטריים של האזור שבו מוחל הלחץ, תחילה לחשב את השטח של אזור זה. לדוגמה, עבור מלבן: S = ab, כאשר S הוא האזור (מ"ר), a הוא אורך (m), b הוא רוחב (m) .למעגל: S = πR², כאשר S הוא השטח (מ"ר), π הוא המספר " pi ", 3.1415926535 (כמות ללא מימדים), R הוא הרדיוס (m).

4

כדי למצוא את הלחץ, לחלק את הכוח על ידי השטח: P = F / S, כאשר P הוא לחץ (אבא), F הוא כוח (n), S הוא שטח (מ"ר).

5

במידת הצורך, להמיר את הלחץ ליחידות נגזרות: קילופסקלים (1 kPa = 1000 אבא) או megapascals (1 MPa = 1000000 אבא).

6

כדי להמיר את הלחץ מפסקל לאווירה או למילימטר כספית, השתמש במערכות היחסים הבאות: 1 atm = 101325 Pa = 760 mm Hg. אמנות.

7

במהלך הכנת התיעוד הנלווה עבור סחורות המיועדות לייצוא, ייתכן שיהיה צורך להביע את הלחץ קילוגרם לכל אינץ 'מרובע (PSI - פאונד לכל אינץ' מרובע). במקרה זה, עיין ביחסים הבאים: 1 PSI = 6894.75729 Pa.

  • כיצד לחשב לחץ אטמוספרי

עצה 3: כיצד לחשב את הלחץ בכלי השיט

האם הדלי יעמוד אם תשפוך מים לתוכו? ואם אתה שופך נוזל כבד שם? כדי לענות על שאלה זו, יש צורך לחשב את הלחץ כי הנוזל מפעיל על קירות של כלי זה או אחר. זה לעתים קרובות מאוד הכרחי בייצור - למשל, בייצור של טנקים או טנקים. חשוב במיוחד לחשב את עוצמת המכלים כשמדובר נוזלים מסוכנים.

יהיה עליך

  • כלי השיט
  • נוזלי עם צפיפות ידוע
  • ידיעת חוק פסקל
  • הידרומטר או פיקנומטר
  • מדידת כוס
  • סולמות
  • טבלת תיקון לשקילת האוויר
  • שליט

הדרכה

1

לקבוע את הצפיפות של הנוזל. זה נעשה בדרך כלל באמצעות pycnometer או הידרומטר. האראומטר נראה כמו מדחום נורמלי, בתחתית שלו יש טנק מלא ירה או כספית, בחלק האמצעי יש מדחום, ובחלק העליון יש סולם צפיפות. כל חלוקה תואמת את הצפיפות היחסית של הנוזל. זה גם מציין את הטמפרטורה שבה אתה רוצה למדוד את הצפיפות. ככלל, מדידות מתבצעות בטמפרטורה של 20 ° C. הידרומטר יבש שקוע בתוך כלי עם נוזל עד שמתברר כי הוא צף בחופשיות שם. להחזיק את הידרומטר בנוזל במשך 4 דקות ולראות ברמה של מה חלוקה הוא שקוע במים.

2

למדוד את גובה רמת הנוזל בכלי בכל דרך אפשרית. זה יכול להיות סרגל, קליפר, מצפן, מדידת מצפן, וכו ' סימן האפס של השליט צריך להיות ברמה הנמוכה של הנוזל, העליון - ברמה של פני השטח של הנוזל.

3

לחשב את הלחץ בתחתית כלי השיט. לפי חוק פסקל, הוא אינו תלוי בצורת הספינה עצמה. לחץ נקבעת רק על ידי צפיפות הנוזל וגובה הרמה שלו, ומחושבת על ידי הנוסחה P = h *?, כאשר P הוא הלחץ, h גובה גובה הנוזל? - צפיפות הנוזל. תן את יחידת מידה בצורה נוחה לשימוש נוסף.

שים לב

עדיף להשתמש במערכת של הידרומטרים, הכוללת מכשירים למדידת צפיפות הנוזלים בהירים או כבדים יותר מהמים. ישנם הידרומטרים מיוחדים למדידת צפיפות האלכוהול, החלב ונוזלים אחרים.
כדי למדוד את הצפיפות של נוזל עם הידרומטר, הספינה חייבת להיות לפחות 0.5 l.
אם ניקח בחשבון את הנוזל כפי unpressible, ואז הלחץ על כל משטחי הספינה יהיה אחיד.

עצה טובה

מדידת צפיפות באמצעות pycnometer הוא מדויק יותר, אם כי יותר עבודה אינטנסיבית. אתה צריך קשקשים אנליטית יותר, מים מזוקקים, אלכוהול, אתר ו thermostat. מדידה זו מתבצעת בעיקר במעבדות מצוידות במיוחד. לשקול את המכשיר על איזון אנליטי שנותן דיוק גבוה (עד 0.0002 גרם). מלאו אותו במים מזוקקים, בדיוק מעל המיקום של התווית, ונסגר עם פקק. מניחים את pycnometer תרמוסטט ו דגירה במשך 20 דקות ב 20 ° C. הפחיתו את כמות המים לסמן. הסר את עודף עם פיפטה וסגור את pycnometer שוב. מניחים אותו תרמוסטט במשך 10 דקות, לבדוק אם רמת הנוזל הוא זהה התווית. נקה את החלק החיצוני של pyknometer עם מטלית רכה והשאיר במשך 10 דקות מאחורי הכוס של תיבת האיזון האנליטי, ואז לשקול את זה שוב. לאחר מכן למד את המסה המדויקת של המכשיר, לשפוך מים מתוך זה, לשטוף עם אלכוהול אתר, מכה דרך. ממלאים את pycnometer עם נוזל אשר צפיפות אתה צריך לדעת, ולפעול באותו אופן כמו עם מים מזוקקים.
אם אין מכשיר מיוחד, צפיפות ניתן למדוד באמצעות קנה מידה וכוס מדידה. מניחים כוס על קנה המידה ולאזן את הכוסות. רשום את המסה. מלאו את הכוס עם נוזל הבדיקה ליחידת נפח נתונה ושקלו אותו שוב. ההבדל במסה הוא מסה של נוזל בנפח נתון. חלוקת המסה לפי נפח, אתה מקבל את הצפיפות.

עצה 4: כיצד לחשב את המהירות הממוצעת

לחשב את המהירות הממוצעת לא קשה. כדי לעשות זאת, פשוט לחלק את אורך המרחק מכוסה על ידי הזמן. עם זאת, בפועל, בפתרון בעיות, לפעמים שאלות נוספות מתעוררות. לדוגמה, מה לשקול כדרך סבירה? קריאות מד מהירות או עקירה בפועל של האובייקט? מה נחשב זמן נסיעה אם האובייקט לא זז חצי מהזמן? מבלי לקחת בחשבון את כל הניואנסים האלה אי אפשר לחשב נכון את המהירות הממוצעת.

יהיה עליך

  • מחשבון או מד מהירות המחשב

הדרכה

1

כדי לחשב את המהירות הממוצעת של תנועה אחידה של אובייקט, פשוט למדוד את מהירותה בכל נקודה בנתיב. מאז מהירות התנועה היא קבועה, זה יהיה מהירות ממוצעת.
אפילו קל יותר, הקשר הזה נראה כמו נוסחה: Vav = V, איפה
VAV - מהירות ממוצעת ו
V הוא המהירות של תנועה אחידה.

2

כדי לחשב את המהירות הממוצעת של תנועה מואצת אחידה, למצוא את הממוצע של מהירות ראשונית וגמר. כדי לעשות זאת, למצוא את הסכום של מהירויות אלה לחלק לשניים. המספר המתקבל יהיה המהירות הממוצעת של האובייקט.
זה נראה בצורה חיה יותר בצורה של הנוסחה הבאה: Vav = (Vkon + Vnach) / 2, שבו
Vav - מהירות ממוצעת,
Vkon - מהירות סופית,
מהירות ראשונית.

3

אם שצוין ערך ההאצה ומהירות ההתחלתית, והמהירות הסופית אינה ידועה, ולאחר מכן להמיר את הנוסחה לעיל כדלקמן:
כיוון שכאשר תנועה מואצת אחידה, Vcon = Vstart + a * t, כאשר a הוא ההאצה של האובייקט, t הוא הזמן, יש לנו: Vcp = (Vcon + Vst) / 2 = (Vstart + a + t + Vst) / 2 = Vst + a * t / 2

4

אם, לעומת זאת, המהירות הסופית והאצה של הגוף ידועות, אך המהירות הראשונית אינה מצוינת, ולאחר מכן להמיר את הנוסחה לטופס הבא: Vav = (Vcon + Vst) / 2 = (Vcon + Vcon - a * t) / 2 = Vcon - a * t / 2

5

אם צוין אורך הנתיב שנסע על ידי הגוף, כמו גם את הזמן שנדרש כדי לנסוע מרחק זה, ואז פשוט לחלק את הנתיב הזה על ידי הזמן שחלף. כלומר, השתמש בנוסחה הכללית: Vav = S / t, כאשר S הוא אורך הזמן הכולל של המרחק הממושך, הזמן המושקע במסע נלקח בחשבון, בין אם האובייקט נע ברציפות או נעצר.

6

אם בתנאים של הבעיה זה לא צוין במפורש מה בדיוק את המהירות הממוצעת צריך להיות מחושב, אז הממוצע מהירות הקרקע משתמעת.
כדי לחשב את מהירות הקרקע הממוצעת, אנו לוקחים את האורך הכולל של המרחק נסע, כלומר מסלולו. אם במהלך התנועה הוחזר האובייקט לנקודות הנסיעה, הרי שגם המרחק הזה נלקח בחשבון. לדוגמה, עבור מכונית, אורך הנתיב הנדרש כדי לחשב את מהירות הקרקע הממוצע יתאים את הקריאות מד מהירות (הבדל של קריאות).

7

אם יש צורך לחשב את המהירות הממוצעת של התנועה (עקירה), אז המרחק נסע פירושו המרחק שהגוף אכן זז.
מכיוון שהתנועה מתרחשת תמיד בכיוון מסוים, העקירה (S) היא וקטור, כלומר. המאופיינות הן בכיוון והן בערכים מוחלטים. כתוצאה מכך, הערך של המהירות הממוצעת של עקירה יהיה ערך וקטור. בהקשר זה, בעת פתרון בעיות כאלה, כדי להיות בטוח כדי לברר מה מהירות אתה צריך לחשב. מהירות הנסיעה הממוצעת, הערך המספרי של מהירות ההעתקה הממוצעת או הווקטור של מהירות ההעתקה הממוצעת.
בפרט, אם הגוף חוזר לנקודה הראשונית במהלך התנועה, אז מהירות ההעתקה הממוצעת שלה נחשבת לאפס.

עצה 5: כיצד למצוא את לחץ הגז האידיאלי

האידיאל נחשב לגז שבו האינטראקציה בין המולקולות זניחה. בנוסף ללחץ, מצב הגז מאופיין בטמפרטורה ובנפח. היחסים בין הפרמטרים הללו מוצגים בחוקי הגז.

הדרכה

1

לחץ הגז הוא ביחס ישר לטמפרטורה שלו, כמות החומר, ואת היחס הפוך ביחס לנפח של כלי השיט שנכבשו על ידי הגז. מקדם המידתיות הוא גז אוניברסלי קבוע R, שווה בערך ל 8.314. זה נמדד joules, מחולק שומה קלווין.

2

מיקום זה יוצר את התלות המתמטית P = νRT / V, כאשר ν הוא כמות החומר (mol), R = 8.314 הוא קבוע הגז האוניברסלי (J / mol • K), T הוא טמפרטורת הגז, V הוא נפח. הלחץ מתבטא בפסקלים. זה יכול לבוא לידי ביטוי אטמוספרות, עם 1 atm = 101.325 kPa.

3

התלות שנחשבת היא תוצאה של משוואת מנדלייב - Clapeyron PV = (m / M) • RT. הנה מ 'הוא מסה של גז (ז), M הוא המסה הטוחנת שלה (g / mol), ואת השבר m / M נותן כתוצאה כמות החומר ν, או את מספר שומות. משוואת מנדלייב-קלפירון תקפה לכל הגזים שיכולים להיחשב אידיאלי. זהו חוק גז פיסיקלי-כימי בסיסי.

4

התבוננות בהתנהגות של גז אידיאלי, הם מדברים על מה שנקרא תנאים נורמליים - התנאים הסביבתיים אשר מטופלים בדרך כלל במציאות. לכן, התנאים הרגילים (NU) מצביעים על טמפרטורה של 0 מעלות צלזיוס (או 273.15 מעלות קלווין) ולחץ של 101.325 קילו- 1 (atm). הערך נמצא, אשר שווה נפח של שומה אחת של גז אידיאלי בתנאים הבאים: VM = 22.413 l / mol. נפח זה נקרא טוחנת. נפח הטוחנת הוא אחד הקבועים הכימיים העיקריים המשמשים לפתרון בעיות.

5

חשוב להבין כי בלחץ קבוע הטמפרטורה, נפח הגז גם לא משתנה. זו הנחה יוצאת דופן מנוסחת בחוק אבוגדרו, אשר קובע כי נפח הגז הוא פרופורציונלי ישירות למספר שומות.