Влияние температуры на расширение газа.

[ange1ok]

Уважаемые, у меня вопрос. Помогите разобраться. Я перелопатил множество интернет-ресурсов, и нашел много ответов, прямо противоположных друг другу.
Значит, смысл таков. Есть два газа воздух и азот. Азот не 100%, скажем 97%, 3% кислорода соответственно. С воздухом, надеюсь, все ясно: 78% и 21% соответственно. Так вот: если эти два газа закачать в два разных сосуда, и установить постоянное давление величиной в 2.2 бара, и при этом менять температуру от -20 до +100 С. Как будет меняться давление? Точнее велика ли будет разница между расширением/сужением этих двух газов, и есть ли разница вообще? Какой из газов реагирует на перепады температуры сильнее, и на сколько это существенно?
Объем сосуда....хм, ну скажем 0.05 метров кубических.

Заранее спасибо.

[Xey]

Кислород и азот двухатомные газы. Может у них одинаковые температурные коэффициенты объемного расширения?
Проще бы заглянуть в справочник.


Одинаковы, оба 3.672.

[DimaM]

При данных значениях давления и температуры заметной разницы не будет.
Разница появится при очень больших давлениях и/или высоких/низких температурах.

[Nomads]

Температура это мера кинетической энергии атомов. Стоит отметить что чем выше температура, тем быстрее они движутся. Чем быстрее они движутся, тем с большой силой ударяются о стенки сосудов, тем выше давление.

Азот и воздух имеют приблизительно одинаковые атомные веса, поэтому разницы в давлении на стенки сосудов при одинаковой скорости атомов будет незначительно и выше у того газа, который тяжелее, но тут стоит заметить, что температура не отражает в полной мере скорость атомов, а привязана к импульсу атома. Так сложилось исторически из-за того, что температуру измеряли градусником, которому измеряемое тело передавало кинетическую энергию до установления термодинамического равновесия между ними, то есть более массивный атом при меньшей скорости передаёт тот же импульс более лёгкому атому и следовательно если сравнивать два тела с разными массами атомов, то при одинаковой температуре лёгкий газ имеет большую скорость атомов, нежели тело состоящее из атомов большей массы.

Таким образом при одинаковой температуре давление в разных сосудах одинакого.

[lucien]

Nomads в сообщении #782101 писал(а):

Азот и воздух имеют приблизительно одинаковые атомные веса, поэтому разницы в давлении на стенки сосудов при одинаковой скорости атомов будет незначительно и выше у того газа, который тяжелее, но тут стоит заметить, что температура не отражает в полной мере скорость атомов, а привязана к импульсу атома.

М-да... Зачем отвечать, если сами не разбираетесь?

Пока верно приближение идеального газа разницы в давлениях не будет. Достаточно вспомнить уравнение МК:

$$ P=nkT$$

При одинаковых температурах будут одинаковыми и давления. Молярная масса газа на давление не влияет. При очень больших давлениях (порядка сотни атмосфер) будут заметы отклонения уравнения состояния от идеального газа и давления начнут отличаться (об этом писал DimaM).

[Nomads]

Вы хотите сказать что нарушается закон сохранения импульса и то что у меня написано неверно.

[ewert]

Nomads в сообщении #782153 писал(а):

Вы хотите сказать что нарушается закон сохранения импульса и то что у меня написано неверно.

Закон сохранения импульса не нарушается, и написано у Вас неверно. Импульсы не имеют прямого отношения к температуре.

[Nomads]

Докажите что импульс не влияет. Я описал механизм термодинамического равновесия при измерении температуры, докажите что это ложное утверждение.

[Munin]

Nomads
У вас написано неверно, но закон сохранения импульса вы с собой не утянете. Он-то верен.

-- 30.10.2013 15:49:01 --

Nomads в сообщении #782165 писал(а):

Докажите что импульс не влияет.

С "докажите мне" - идите в раздел "Пургаторий". Здесь отвечают на нормальные учебные вопросы нормальным студентам, а не нянчатся с неучами, не желающими читать учебники.

Температура (в классическом идеальном газе) получается усреднением энергии молекул: $\overline{E}=\tfrac{i}{2}kT.$
Давление получается усреднением импульса молекул: $PS=\overline{\Delta p_x}/\Delta t.$

При термодинамическом равновесии в смеси газов оба газа парциально имеют одинаковое распределение молекул по энергиям (в классическом идеальном газе), соответствующее одинаковой средней энергии и одинаковой температуре (а вот это - всегда). Поэтому, при столкновении тяжёлой и лёгкой молекулы, в среднем, они обе в начале и в конце имеют одинаковую энергию. Тяжёлая молекула и до, и после столкновения остаётся медленной, лёгкая - быстрой, при этом импульсы у них будут не равны - у более тяжёлой молекулы больший импульс - и в среднем это соотношение тоже останется после столкновения, как и до. Передача импульса не меняет положения молекул в распределениях.

[Nomads]

Munin с чего вы взяли что у более тяжёлой молекулы будет больше импульс? Где про это можно почитать? Скорее всего вы ошибаетесь, потому что при столкновениях согласно принципу энтропии происходит перераспределение импульса между атомами и в среднем импульсы и лёгких и тяжёлых атомов становятся равными.
И вообще объясните почему вы отталкиыаетесь от понятия энергии, а не импульса?

[ewert]

Nomads в сообщении #782213 писал(а):

И вообще объясните почему вы отталкиыаетесь от понятия энергии, а не импульса?

По определению температуры.

Nomads в сообщении #782213 писал(а):

с чего вы взяли что у более тяжёлой молекулы будет больше импульс? Где про это можно почитать?

Нигде не надо читать. Надо просто вспомнить формулы для кинетической энергии и для импульса.

[Nomads]

Проводились какие-нибудь опыты по измерению скорости атомов? Почему в определении температура фигурирует энергия? Насколько я знаю квадрат скорости в формуле кинетической энергии появляется при диференцировании высоты с которой может упасть тело при перерасчёте потенциальной энергии притяжения планеты в кинетическую.

[photon]

Nomads, прекращайте оффтопить. Если Вас интересуют вопросы, отличные от этой темы, создавайте другую тему

[Munin]

Nomads в сообщении #782213 писал(а):

Где про это можно почитать?

В учебниках по механике (задача столкновения) и статистической механике (могут называться "статистическая физика", "термодинамика", даже "статистическая термодинамика").

Nomads в сообщении #782230 писал(а):

Проводились какие-нибудь опыты по измерению скорости атомов?

О да. Например, опыт Штерна.

Nomads в сообщении #782230 писал(а):

Насколько я знаю квадрат скорости в формуле кинетической энергии появляется при диференцировании высоты с которой может упасть тело при перерасчёте потенциальной энергии притяжения планеты в кинетическую.

Неправильно вы знаете. Идите читайте учебники.

[Nomads]

В общем что у нас получается в этой теме уважаемые господа вначале отменили закон сохранения импульса, а затем энтропию.

Какие выводы.
Я считаю что импульсы при одинаковой температуре у молекул должны быть одинаковы, потому что если они будут неодинаковы, то импульс от одних частиц будет передаваться к частицам с меньшим импульсом до того момента как они станут одинаковы у всех частиц.

Выводы о том что импульсы разных молекул при одинаковой температуре, полученные исходя из понятия кинетической энергии неверны, так как противоречит логике, третьему закону Ньютона, принципу увеличения энтропии.

Пример для лучшего понимания. Берём дробинку и кидаем в кучу дроби с разной массой дробинок в нём. Импульс дробинки передаётся всем другим частицам и никакого квадрата скорости нет и быть не может при такой передаче. Скорость согласно закону сохранения перераспределяется между всеми атомами в соответствии с массами этих частиц. Никакой энергии опять же нет при таком перераспределении. Если бы могли измерять скорость атомов то получили бы также что их скорость зависит от импульса, но так как такой возможности нет, то физики и получают её из понятия энергии несмотря на то что там есть квадрат скорости.

Munin много в чём разбирается, но это почему-то не мешает ему отрицать принцип увеличения энтропии.

Почитал учебники. Кинетическая энергия это умножение ускорения тела на его массу и на перемещение пройденное телом под действием этого ускорения. Вопрос при чём тут передача энергии между частицами? Munin отделяйте мух от котлет. Энергия применима для расчёта скорости одного тела под действием сторонних сил. Импульс для передачи скоростей между частицами.