Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева — Клапейрона), изопроцессы и их графики: ЕГЭ по физике

Уравнение Менделеева — Клапейрона связывает давление, объём и температуру идеального газа: pV = νRT. Изопроцессы — процессы с постоянной массой газа и одним неизменным параметром (T, p или V); их графики в координатах p–V, p–T, V–T позволяют анализировать изменения состояния. Тема активно…

Что нужно знать

• Уравнение состояния идеального газа: pV = νRT, где ν = m/M — количество вещества, R = 8,31 Дж/(моль·К), T — абсолютная температура в кельвинах.
• Связь температуры: T = t + 273 (приближённо; точнее 273,15).
• Изотермический процесс (T = const, m = const): закон Бойля — Мариотта pV = const; график в p–V — гипербола, в p–T и V–T — прямые, перпендикулярные оси T.
• Изобарный процесс (p = const, m = const): закон Гей-Люссака V/T = const; график в V–T — прямая через начало координат, в p–V — горизонтальная прямая, в p–T — вертикальная прямая.
• Изохорный процесс (V = const, m = const): закон Шарля p/T = const; график в p–T — прямая через начало координат, в p–V — вертикальная прямая, в V–T — горизонтальная прямая.
• Объединённый газовый закон для m = const: p1V1/T1 = p2V2/T2.

Термины и понятия

• Идеальный газ: модель газа, в которой пренебрегают взаимодействием молекул на расстоянии и их собственным объёмом; молекулы рассматриваются…
• Уравнение состояния: уравнение, связывающее параметры состояния (p, V, T) для данной массы газа.
• Уравнение Менделеева — Клапейрона: pV = (m/M)RT = νRT.
• Изопроцесс: процесс в газе постоянной массы, при котором один из макропараметров (p, V или T) остаётся неизменным.
• Изотермический процесс: процесс при постоянной температуре (T = const).
• Изобарный процесс: процесс при постоянном давлении (p = const).
• Изохорный процесс: процесс при постоянном объёме (V = const).
• Закон Бойля — Мариотта: для данной массы газа при T = const произведение pV постоянно.

Частые ошибки

• Использование температуры в градусах Цельсия вместо кельвинов в уравнении Менделеева — Клапейрона.
• Забывают перевести объём в м³ (1 л = 10⁻³ м³) и массу в кг при подстановке в формулу.
• Путают изопроцессы и их законы: например, применяют закон Бойля — Мариотта для изобарного процесса.
• Неверно строят графики: рисуют изотерму в осях p–T как гиперболу (на самом деле это прямая, перпендикулярная оси T).

Как пройти тему

В курсе «Физика» тема «Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева — Клапейрона), изопроцессы и их графики» занимает 2 занятия по 40 минут: репетитор объясняет материал, задаёт вопросы как на экзамене, разбирает ваши ответы и в конце ставит оценку. Это обзор темы, полный разбор — в занятии. ИИ может ошибаться: проверяйте важное по учебнику. Занятия не заменяют живого репетитора и не гарантируют результат на экзамене.

Другие темы раздела

• Основные положения МКТ, масса и размеры молекул, количество вещества, постоянная Авогадро
• Идеальный газ: основное уравнение МКТ, температура и средняя кинетическая энергия молекул
• Насыщенный и ненасыщенный пар, влажность воздуха, кипение
• Строение и свойства жидкостей и твёрдых тел, поверхностное натяжение, кристаллические и аморфные тела
• Внутренняя энергия, работа в термодинамике, количество теплоты, первый закон термодинамики
• Тепловые машины, КПД теплового двигателя, цикл Карно

← Предыдущая тема: Идеальный газ: основное уравнение МКТ, температура и средняя кинетическая энергия молекул
Следующая тема: Насыщенный и ненасыщенный пар, влажность воздуха, кипение

Все темы: ЕГЭ по физике