Внутренняя энергия и работа идеального газа

Основное уравнение МКТ идеального газа

Давление идеального газа обусловлено беспорядочным движением молекул, которые сталкиваются друг с другом и со стенками сосуда. Основное уравнение МКТ идеального газа связывает давление и другие макропараметры (объем, температуру и массу) с микропараметрами (массой молекул, скоростью молекул и кинетической энергией).

Основное уравнение МКТ

Давление идеального газа пропорционально произведению концентрации молекул на среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекулы.

p=23..n−Ek

p — давление идеального газа, n — концентрация молекул газа, −Ek — средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул.

Выражая физические величины друг через друга, можно получить следующие способы записи основного уравнения МКТ идеального газа:

p=13..mn−v2

m— масса одной молекулы газа;

n — концентрация молекул газа;

−v2 — среднее значение квадрата скорости молекул газа.

Среднее значение квадрата скорости не следует путать со среднеквадратичной скоростью v, которая равна корню из среднего значения квадрата скорости:

v=√−v2

p=13..ρ−v2

ρ — плотность газа

p=nkT

k — постоянная Больцмана (k = 1,38∙10–3 Дж/кг)

T — температура газа по шкале Кельвина

Пример №2. Во сколько раз уменьшится давление идеального одноатомного газа, если среднюю кинетическую энергию теплового движения молекул и концентрацию уменьшить в 2 раза?

Согласно основному уравнению МКТ идеального газа, давление прямо пропорционально произведению средней кинетической энергии теплового движения молекул и концентрации его молекул. Следовательно, если каждая из этих величин уменьшится в 2 раза, то давление уменьшится в 4 раза:

Формула давления из уравнения состояния

В середине 30-х годов XIX века французский инженер Эмиль Клапейрон, обобщая накопленный до него экспериментальный опыт по изучению поведения газов во время разных изопроцессов, получил уравнение, которое в настоящее время называется универсальным уравнением состояния идеального газа. Соответствующая формула имеет вид:

Здесь n – количество вещества в молях, T – температура по абсолютной шкале (в кельвинах). Величина R называется универсальной газовой постоянной, которая была введена в это уравнение русским химиком Д. И. Менделеевым, поэтому записанное выражение также называют законом Клапейрона-Менделеева.

Из уравнения выше легко получить формулу давления газа:

Равенство говорит о том, что давление линейно возрастает с температурой при постоянном объеме и увеличивается по гиперболе с уменьшением объема при постоянной температуре. Эти зависимости отражены в законах Гей-Люссака и Бойля-Мариотта.

Если сравнить это выражение с записанной выше формулой, которая следует из положений МКТ, то можно установить связь между кинетической энергией одной частицы или всей системы и абсолютной температурой.

04-г. Давление газа

  • Главная
  • Справочник
  • Физика
  • Давление тел
  • Книги, лекции и конспекты по физике
  • Физика 7 класс
  • 04-г. Давление газа

§ 04-г. Давление газа

Давление может создаваться не только твёрдыми или жидкими телами, но и газами

. Например, парусный корабль плывёт по морю именно потому, что на его паруса давит ветер – движущийся газ. Однакопокоящиеся газы тоже могут создавать давление . Рассмотрим опыт, подтверждающий это.

Слева на рисунке – так называемая тарелка воздушного насоса

. На ней лежит завязанный воздушный шарик с небольшим количеством воздуха (рис. «а»). Накроемего стеклянным колоколом и откачаем из-под него воздух. Мы увидим, что шарик «раздулся», будто в него накачали дополнительную порцию воздуха (рис. «б»). Однако это не так: воздуха в шарике не прибавилось, ведь он завязан. В чем же разгадка противоречия?

Воздух в шарике постоянно давит на его оболочку изнутри

. Но и воздух вокруг шарика давит на его оболочку – снаружи (см. рисунок). Откачивая воздух из-под колокола, мы уменьшаем наружное давление. В результате внутреннее давление начинает превосходить наружное и тем самым раздувает оболочку сильнее.

Рассмотренный опыт с тарелкой и колоколом воздушного насоса продемонстрировал нам, что покоящиеся газы постоянно оказывают давление на окружающие их тела

. В зависимости от внешних условий это давление может проявляться или же быть незаметным.

Накачивая или откачивая газ в каком-либо сосуде (например, баллоне), мы увеличиваем или, наоборот, уменьшаем массу газа. Из-за этого изменяется плотность газа – увеличивается или уменьшается. Одновременно изменяется и давление газа – говорят, что оно «повышается» или «понижается» (иногда говорят, что давление «растёт» или «падает»).

Однако давление газа можно изменить не только изменением его плотности, но и другим путём – изменяя температуру газа. При нагревании газа его давление будет возрастать, а при охлаждении – уменьшаться.

Рассмотрим пример.

На рисунке изображён котёл для воды с прочным корпусом и плотно прилегающей крышкой. На котле имеется манометр

– прибор, отмечающий повышение или понижение давления пара. При нагревании котла давление пара возрастает, так как мы видим изменившееся положение стрелки манометра и многочисленные струи пара, вырывающиеся из щелей между корпусом и крышкой.

Опыты показывают, что не только водяной пар, но и вообще все газы при нагревании увеличивают свое давление на окружающие тела, а при охлаждении – уменьшают.

Паровая турбина

. Она применяется натепловых электростанциях . Сгорающий природный газ или мазут нагревают воду, которая превращается в пар. Его подвергают дальнейшему сильному нагреванию. В результате давление пара значительно возрастает, и его направляют на лопастиротора турбины (см. фото).

Чем выше давление пара, тем с большей скоростью будет вращаться ротор, тем больше электроэнергии может быть выработано. В современных турбинах давление пара составляет более 10 000 кПа при температуре 300–500 °С.

Давление телФормулы Физика Теория 7 класс

Источник

Формула объема газа

Объем газа — это пространство, которое занимает данное количество газа в определенных условиях. В отличие от твердых тел, имеющих постоянный объем, практически не зависящий от окружающих условий, газ может менять объем в зависимости от давления или температуры.

Формула объема газа – это уравнение Менделеева-Клапейрона, которое выглядит таким образом:

PV = nRT

где P — давление газа,

V — объем газа,

n — число молей газа,

R — универсальная газовая постоянная,

T — температура газа.

Путем простейших перестановок получаем формулу объема газа:

Важно! Согласно закону Авогадро равные объемы любых газов, помещенные в совершенно одинаковые условия — давление, температура — будут всегда содержать равное количество минимальных частиц

§ 5. Уравнение состояния идеального газа

Выясним, как связаны между собой макроскопические параметры идеального газа, которые характеризуют его равновесное состояние: давление, масса всего газа, объём, предоставленный ему, и температура.

Состояние макроскопической системы полностью определено, если известны её макроскопические параметры — давление , масса , температура  и объём . Уравнение, связывающее параметры данного состояния, называют уравнением состояния системы. Изменение параметров состояния системы с течением времени называют процессом.

Если при переходе идеального газа из одного состояния в другое число его молекул  остаётся постоянным, т. е. масса и молярная масса газа не изменяются, то из уравнений  и  следует:

,  ,

(5.1)

где  — постоянная Больцмана;  — параметры начального состояния газа, а  — конечного. Из соотношений (5.1) следует, что

,

или

(5.2)

При неизменных массе и молярной массе идеального газа отношение произведения его давления и объёма к абсолютной температуре является величиной постоянной.

Уравнение (5.2) связывает два рассматриваемых состояния идеального газа независимо от того, каким образом газ перешёл из одного состояния в другое.

Уравнение состояния в виде (5.2) впервые вывел в 1834 г. французский физик Бенуа Клапейрон (1799–1864), поэтому его называют уравнением Клапейрона.

Рис. 18

В справедливости уравнения состояния можно убедиться, воспользовавшись установкой, изображённой на рисунке 18. Манометром 1, соединённым с герметичным гофрированным сосудом, регистрируют давление газа внутри сосуда. Объём газа в сосуде можно рассчитать, используя линейку 2. Температура газа в сосуде равна температуре окружающей среды и может быть измерена термометром.

Измерив параметры газа  в начальном состоянии, вычисляют отношение . Затем помещают сосуд в горячую воду. При этом температура газа и его давление изменяются. Вращая винт 3, изменяют вместимость сосуда. Измерив снова давление газа  и температуру , а также рассчитав предоставленный ему объём , вычисляют отношение  Как показывают расчёты, уравнение состояния (5.2) выполняется в пределах погрешности эксперимента.

Уравнение состояния (5.2) можно применять для газов при следующих условиях:

1) не очень большие давления (пока собственный объём всех молекул газа пренебрежимо мал по сравнению с предоставленным ему объёмом);

2) не слишком низкие или же высокие температуры (пока абсолютное значение потенциальной энергии межмолекулярного взаимодействия пренебрежимо мало по сравнению с кинетической энергией теплового движения молекул).

От теории к практике

Рис. 19

На рисунке 19 представлен график процесса перехода идеального газа данной массы из состояния 1 в состояние 2. Как изменился объём газа в результате этого процесса?

Поскольку число частиц , то из уравнения (5.1) следует:

.

(5.3)

Величину, равную произведению постоянной Больцмана  и постоянной Авогадро , назвали универсальной газовой постоянной :

.

(5.4)

С учётом выражения (5.4) уравнение (5.3) примет вид:

(5.5)

Поскольку количество вещества , то формулу (5.5) можно записать в виде:

.

Уравнение состояния в виде (5.5) впервые получил русский учёный Д. И. Менделеев (1834–1907) в 1874 г., поэтому его называют уравнением Клапейрона–Менделеева.

Отметим, что уравнение Клапейрона–Менделеева связывает между собой макроскопические параметры конкретного состояния идеального газа. Используя уравнение Клапейрона–Менделеева, можно описать различные процессы, происходящие в идеальном газе.

Причина возникновения давления в газах

Прежде чем записать формулы расчета давления газа, необходимо разобраться, почему оно возникает в изучаемой системе.

Согласно физическому определению, давление – это величина, равная отношению силы, которая перпендикулярно воздействует на некоторую площадку, к площади этой площадки, то есть:

Выше мы отмечали, что существует только один единственный тип взаимодействия в идеальной газовой системе – это абсолютно упругие столкновения. В результате них частицы передают количество движения Δp стенкам сосуда в течение времени соударения Δt. Для этого случая применим второй закон Ньютона:

Именно сила F приводит к появлению давления на стенки сосуда. Сама величина F от столкновения одной частицы является незначительной, однако количество частиц огромно (≈ 1023), поэтому они в совокупности создают существенный эффект, который проявляется в виде наличия давления в сосуде.

Математические формулы

Состояние газовых масс характеризуется температурой, объёмом и давлением. С помощью уравнения формируется взаимосвязь между показателями. Формула используется в задачах по физике с целью изучения внутреннего теплового процесса. Главные параметры уравнения молекулярно-кинетической теории газовых веществ:

  • р — давление, измеряется в паскалях, обозначается Па;
  • m — масса (кг);
  • n — концентрация молекул на определённом участке.

На уроках физике и на практике применяется несколько выражений для анализа состояния газа. При условии теплового равновесия используется уравнение Клайперона — Менделеева. Его составными показателями являются:

  • р — давление;
  • V — объём;
  • Т — температура;
  • m — масса;
  • М — молярная масса, которая измеряется в кг/моль;
  • R — считается универсальной постоянной, где k — постоянная Больцмана, а Na — постоянная Авогадро.

Дополнительные выражения, которые используются для расчёта энергии, степени энтропии (неупорядоченность) и упорядоченности, концентрации и других показателей в молекулярно-кинетической теории (МКТ):

  • Сокращенная формула состояния газа в идеальном виде. Для записи применяется постоянная Больцмана (k), концентрация молекул (n), температура газа (t).
  • Формула плотности веществ. Её можно получить из главного уравнения.
  • Закон Дальтона: давление газов из смеси равно сумме парциальных давлений всех газовых компонентов.
  • Парциальное P. Используется для расписания состояния всех компонентов смеси и определения давления одного вещества, если бы оно занимало сосуд на 100%.

Термодинамические потенциалы

Выражая энтропию как функцию Т, V, и N:

SkN=пер⁡(VТc^VNΦ){ displaystyle { frac {S} {kN}} = ln left ({ frac {VT ^ {{ hat {c}} _ {V}}} {N Phi}} right)}

В химический потенциал идеального газа рассчитывается из соответствующего уравнения состояния (см. термодинамический потенциал):

μ=(∂г∂N)Т,п{ displaystyle mu = left ({ frac { partial G} { partial N}} right) _ {T, P}}

где г это Свободная энергия Гиббса и равен U + PVTS так что:

μ(Т,п)=kТ(c^п−пер⁡(kТc^ппΦ)){ displaystyle mu (T, P) = kT left ({ hat {c}} _ {P} — ln left ({ frac {kT ^ {{ hat {c}} _ {P}) }} {P Phi}} right) right)}

Химический потенциал обычно относится к потенциалу при некотором стандартном давлении. по так что, с μо(Т)=μ(Т,по){ displaystyle mu ^ {o} (T) = mu (T, P ^ {o})}:

μ(Т,п)=μо(Т)+kТпер⁡(ппо){ displaystyle mu (T, P) = mu ^ {o} (T) + kT ln left ({ frac {P} {Po}} right)}

Для смеси (j= 1,2, …) идеальных газов, каждый при парциальном давлении пj, можно показать, что химический потенциал μj будет дано приведенным выше выражением с давлением п заменяется пj.

Теперь термодинамические потенциалы идеального газа можно записать как функции Т, V, и N так как:

U{ Displaystyle U ,} =c^VNkТ{ displaystyle = { hat {c}} _ {V} NkT ,}
А{ Displaystyle А ,} =U−ТS{ Displaystyle = U-TS ,} =μN−NkТ{ displaystyle = mu N-NkT ,}
ЧАС{ Displaystyle H ,} =U+пV{ Displaystyle = U + PV ,} =c^пNkТ{ displaystyle = { hat {c}} _ {P} NkT ,}
г{ Displaystyle G ,} =U+пV−ТS{ Displaystyle = U + PV-TS ,} =μN{ displaystyle = mu N ,}

где, как и раньше,

c^п=c^V+1{ displaystyle { hat {c}} _ {P} = { hat {c}} _ {V} +1}.

Наиболее информативный способ записи потенциалов — в терминах их естественных переменных, поскольку каждое из этих уравнений можно использовать для получения всех других термодинамических переменных системы. В терминах естественных переменных термодинамические потенциалы однокомпонентного идеального газа равны:

U(S,V,N)=c^VNk(NΦVеSNk)1c^V{ Displaystyle U (S, V, N) = { hat {c}} _ {V} Nk left ({ frac {N Phi} {V}} , e ^ {S / Nk} right ) ^ {1 / { hat {c}} _ {V}}}
А(Т,V,N)=NkТ(c^V−пер⁡(VТc^VNΦ)){ Displaystyle A (T, V, N) = NkT left ({ hat {c}} _ {V} — ln left ({ frac {VT ^ {{ hat {c}} _ {V) }}} {N Phi}} right) right)}
ЧАС(S,п,N)=c^пNk(пΦkеSNk)1c^п{ Displaystyle H (S, P, N) = { hat {c}} _ {P} Nk left ({ frac {P Phi} {k}} , e ^ {S / Nk} right ) ^ {1 / { hat {c}} _ {P}}}
г(Т,п,N)=NkТ(c^п−пер⁡(kТc^ппΦ)){ Displaystyle G (T, P, N) = NkT left ({ hat {c}} _ {P} — ln left ({ frac {kT ^ {{ hat {c}} _ {P) }}} {P Phi}} right) right)}

Коэффициент сверхсжимаемости природных газов

Коэффициент
сверхсжимаемости учитывает отклонение свойств реального газа от
идеального. В уравнении Клайперона – МенделееваPV=zRT для
идеального газа z=1.

Приопределении коэффициента сверхсжимаемости
используются понятия «приведенные и критические параметры газа»

Ткр —критическая
температура
чистого вещества это максимальная температура, при которой жидкая и
паровая фазы могут существовать в равновесии или та температура
при которой средняя молекулярная кинетическая энергиястановится равной потенциальной энергии
притяжения молекул. Выше этой температуры газ ни при каком давлении не может перейти в жидкость. Давление паров вещества при критической температуре
называется критическим давлениемк )

Для смеси газов вводится понятие псевдокритических (или
среднекритических параметров)
Ркр.см =SуiР
крi
; Т кр.см =Sу i Ткрi, где у–iмолярная доля i-го компонента в смеси газов; Ркр.i, Ткр.i–критическое давление и критическая температура i-го компонента, n–число компонентов смеси.

(2.19)

Если
состав газоконденсатной смеси неизвестен, а измерена ее относительная
плотность по воздуху 0,56££1, то псевдокритические параметры определяют по
формулам:

Ркр=0,1(55,3-10,41/2 ),(2.20)

Ткр=12+2381/2.(2.21)

Д.Браун и Д.Катц установили зависимость z от приведенного давления и приведенной температуры ( Рпр и Тпр)и построилиграфики для нахождениякоэффициента сверхсжимаемости z .
Этотметод является одним из наиболее
распространенных методов определения коэффициента сверхсжимаемости.При наличии неуглеводородных компонентов
(N2, H2S, CO2) следует
вводить поправкуz=yaza+(1-уa)zy,гдеza, zy–коэффициенты сверхсжимаемости азота и углеводородной
части смеси газов; ya–молярная доля азота
в смеси.

Осн: 1

Доп 9, 11, 16.

Контрольные вопросы:

1.Охарактеризуйте состав природных газов

2.Классификация
природных газов.

3.Виды вязкости природных газов

4.Относительная плотность природного газа.

5.Какиетепловые
свойства природных газов Вы знаете?

6.Как происходит дросселирование природных газов?

7.Опасные свойства природного газа

8.Критические и приведенные параметры многокомпонентных
смесей.

9.Напишите уравнения состояния реальных газов
Клайперона-Менделеева иВан–дер- Ваальса.

10.Что характеризует
коэффициент сверхсжимаемости природных газов?

Параметры состояния (термодинамические параметры)

Д. Н. Зубарев

к библиотеке  
к оглавлению  
FAQ по эфирной физике  
ТОЭЭ  
ТЭЦ  
ТПОИ  
ТИ  

Знаете ли Вы, что cогласно релятивистской мифологии «гравитационное линзирование — это физическое явление, связанное с отклонением лучей света в поле тяжести. Гравитационные линзы обясняют образование кратных изображений одного и того же астрономического объекта (квазаров, галактик), когда на луч зрения от источника к наблюдателю попадает другая галактика или скопление галактик (собственно линза). В некоторых изображениях происходит усиление яркости оригинального источника.» (Релятивисты приводят примеры искажения изображений галактик в качестве подтверждения ОТО — воздействия гравитации на свет)При этом они забывают, что поле действия эффекта ОТО — это малые углы вблизи поверхности звезд, где на самом деле этот эффект не наблюдается (затменные двойные). Разница в шкалах явлений реального искажения изображений галактик и мифического отклонения вблизи звезд — 1011 раз. Приведу аналогию. Можно говорить о воздействии поверхностного натяжения на форму капель, но нельзя серьезно говорить о силе поверхностного натяжения, как о причине океанских приливов.Эфирная физика находит ответ на наблюдаемое явление искажения изображений галактик. Это результат нагрева эфира вблизи галактик, изменения его плотности и, следовательно, изменения скорости света на галактических расстояниях вследствие преломления света в эфире различной плотности. Подтверждением термической природы искажения изображений галактик является прямая связь этого искажения с радиоизлучением пространства, то есть эфира в этом месте, смещение спектра CMB (космическое микроволновое излучение) в данном направлении в высокочастотную область. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАРыцари теории эфира
  13.06.2019 — 05:11: ЭКОЛОГИЯ — Ecology -> — Карим_Хайдаров.12.06.2019 — 09:05: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА — War, Politics and Science -> — Карим_Хайдаров.11.06.2019 — 18:05: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА — Experimental Physics -> — Карим_Хайдаров.11.06.2019 — 18:03: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ — Upbringing, Inlightening, Education -> — Карим_Хайдаров.11.06.2019 — 13:23: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ — Upbringing, Inlightening, Education -> — Карим_Хайдаров.11.06.2019 — 13:18: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ — Upbringing, Inlightening, Education -> — Карим_Хайдаров.11.06.2019 — 06:28: АСТРОФИЗИКА — Astrophysics -> — Карим_Хайдаров.10.06.2019 — 21:23: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ — Upbringing, Inlightening, Education -> — Карим_Хайдаров.10.06.2019 — 19:27: СОВЕСТЬ — Conscience -> — Карим_Хайдаров.10.06.2019 — 19:24: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА — War, Politics and Science -> — Карим_Хайдаров.10.06.2019 — 19:14: СОВЕСТЬ — Conscience -> — Карим_Хайдаров.10.06.2019 — 08:40: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ — Economy and Finances -> — Карим_Хайдаров.

1Вопрос Основные термодинамические параметры состояния газа.

Давление 
Р
– мера силы, которая действует на единицу
поверхности: 
Р
= lim ∆Fn / ∆S = dFn/ dS, 
где
DS → 0; ∆Fn – сила, направленная
перпендикулярно участку поверхности. 

Удельный
объем 
V
– величина, обратная плотности
rвещества: 
v
= 1 / r= dV/ dm, 
где
dV– бесконечно малый элемент объема; 
dm–
масса вещества. 

Моль 
Количество
вещества, которое содержит число молекул,
равное числу атомов, содержащихся в 12
г изотопа углерода 12С, называется
молем. 

Число
Авогадро 
NA=
6,02 ч 1023 моль-1. Величина, необходимая при
расчетах. Показывает, сколько молекул
содержится в одном моле любого
вещества. 

Молярная
масса 
М
– масса одного моля: 
М
= NAm × 1а. е. м, 
где
NA– число Авогадро; 
m–
молекулярная масса. 
Молярная
масса = кг/моль и молярный объем =
м3/моль. 

Объем
одного моля – молярный объем: 
VM
= M / r 
где
M– молярная масса; 
r–
плотность вещества. 

Формулы
для определения числа молей вещества
и числа молекул вещества имеют следующий
вид: 
u=
m /M= V/ VM, 
N
= uNA= (m / M)NA = (V/ VM)NA. 

Температура 
За
меру температуры принято брать среднюю
кинетическую энергию поступательного
движения молекул. Если два тела при
соприкосновении не обмениваются энергией
путем теплообмена, можно говорить, что
эти тела имеют одинаковую температуру
и в системе существует тепловое
равновесие.

2вопрос:
Материальный баланс процесса горения:
Для расчета процессов
горения
твердого и жидкого
топлива составляют материальный баланс
процесса горения.

Материальный
баланс процесса горения выражает
количественные соотношения между
исходными веществами (топливо, воздух)
и конечными продуктами (дымовые газы,
зола, шлак) При сжигании твердого и
жидкого топлива горючие вещества могут
окисляться с образованием оксидов
различной степени окисления
.
Стехиометрические уравнения
реакций горения углерода, водорода и
серы можно записать так:

а)
С+О2=СО2;

б)
С+(1/2)·О2=СО;

в)
S+О2=SО2;

г)
H2+(1/2)·О2=H2О;

При расчете объемов воздуха и продуктов
сгорания условно принимают, что все
горючие вещества окисляются полностью
с образованием только оксидов с наивысшей
степенью окисления (реакции а, в, г).

Из уравнения (а)следует, что для полного окисления 1
кмоль углерода (12 кг) расходуется 1 кмоль,
т. е. 22,4 м3, кислорода и образуется 1 кмоль
(22,4 м3) оксида углерода. Соответственно
для 1 кг углерода потребуется 22,4/12 = 1,866
м3 кислорода и образуется 1,866 м3 СО2.
В 1 кг топлива содержится Сp/100 кг углерода.
Для его горения необходимо 1,866·Сp/100
м3 кислорода и при сгорании образуется
1,866 Сp/100 м3 CO2.

Аналогично из уравнений
(в) и (г)на окисление горючей серы
(μs = 32), содержащейся в 1 кг топлива,
потребуется (22,4/32) Spл/100 м3 кислорода
и образуется такой же объем SO2. А на
окисление водорода (),
содержащегося в 1 кг топлива, потребуется
0,5·(22,4/2,02) Нp/100 м3 кислорода и образуется
(22,4/2,02) Нp/100 м3 водяного пара.

Суммируя полученные выражения и учитывая
кислород, находящийся в топливе(),после
несложных преобразований получим
формулу для определения количества
кислорода, теоретически необходимого
для полного сжигания 1 кг твердого или
жидкого топлива, м3/кг:

В воздухе содержится кислорода примерно
21 % по объему, поэтому количество воздуха,
теоретически необходимое для полного
сжигания 1 кг топлива V0, м3/кг, составляет:

В процессе полного горения с теоретически
необходимым количеством воздуха
образуются газообразные продукты,
которые состоят из CO2, SO2, N2 и H2O — оксиды
углерода и серы являются сухими
трехатомными газами. Их принято объединять
и обозначать через RO2 = CO2 + SO2.

Давление газа на стенки сосуда

Двигаясь хаотично в пространстве, молекулы газа сталкиваются между собой и со стенками сосуда, в котором находятся. Сила удара одной молекулы мала. Но так как молекул очень много, и сталкиваются они с большой частотой, то, действуя сообща на стенки сосуда, они создают значительное давление. Если в газ помещено твёрдое тело, то оно также подвергается ударам молекул газа.

Проведём несложный опыт. Под колокол воздушного насоса поместим завязанный воздушный шарик, не полностью наполненный воздухом. Так как воздуха в нём мало, шарик имеет неправильную форму. Когда же мы начнём откачивать воздух из-под колокола, шарик станет раздуваться. Через некоторое время он примет форму правильного шара.

Что же произошло с нашим шариком? Ведь он был завязан, следовательно, количество воздуха в нём осталось прежним.

Всё объясняется довольно просто. Во время движения молекулы газа сталкиваются с оболочкой шарика снаружи и внутри него. Если воздух откачивается из колокола, молекул становится меньше. Уменьшается плотность, а значит и частота ударов молекул о наружную оболочку также уменьшается. Следовательно, давление снаружи оболочки падает. А так как внутри оболочки число молекул осталось прежним, то внутреннее давление превышает наружное. Газ давит изнутри на оболочку. И по этой причине она постепенно раздувается и принимает форму шара.