Transformările gazului ideal
Ideile de bază pe scurt și, unde există, exercițiile din subiectele de BAC care le verifică. Lecția completă, animată, cu grile și exerciții corectate, e în aplicația Tomomi.
Pe scurt
Formulă · Ecuația de stare
Leagă presiunea, volumul și temperatura absolută ale gazului. ; mereu în kelvin.
Capcană · Kelvin, nu grade Celsius
În TOATE legile gazelor (, , ) temperatura se înlocuiește în kelvin: . Rapoartele și dau rezultate greșite dacă pui temperatura în °C.
Lege · Cele trei transformări simple
Fiecare lege rezultă din ecuația de stare păstrând o mărime constantă.
Idee · Adiabata și izoterma
Ambele sunt curbe în , dar adiabata e mai abruptă: la aceeași comprimare, presiunea crește mai mult pentru că gazul se și încălzește (, deci ).
Din subiectele de BAC
Exerciții reale din subiectele anilor trecuți. Încearcă-le singur înainte să deschizi rezolvarea.
În interiorul unui cilindru este închisă, cu ajutorul unui piston, o cantitate de oxigen (, ) la temperatura și presiunea . Ulterior în interiorul cilindrului se mai introduce lent o cantitate de heliu (, ) având temperatura , până când volumul total ocupat de amestecul gazos din cilindru se dublează. În timpul acestui proces, prin deplasarea pistonului, presiunea amestecului aflat la temperatura este menținută constantă, la valoarea . Atât oxigenul cât și heliul sunt considerate gaze ideale.
Calculați cantitatea de heliu introdusă suplimentar în interiorul tubului cilindric.
Vezi rezolvarea
Introducerea heliului se face la presiune și temperatură constante, deci putem scrie ecuația de stare înainte și după:
Împărțind a doua relație la prima:
La și fixate, volumul unui gaz ideal este proporțional cu numărul de moli (legea lui Avogadro), deci dublarea volumului cere dublarea cantității totale de substanță - indiferent ce gaz se adaugă.
Un cilindru orizontal, închis la ambele capete și având lungimea , este împărțit în două compartimente de volume egale de un piston subțire, etanș, termoizolant, inițial blocat. Compartimentul din stânga al cilindrului conține de oxigen () la temperatura . În compartimentul din dreapta al cilindrului se află de azot () la temperatura și presiunea . Cele două gaze sunt considerate ideale.
Calculați densitatea azotului din cilindru.
Vezi rezolvarea
Din ecuația termică de stare rezultă . Pentru azot: .
Un cilindru orizontal închis este împărțit printr-un piston termoizolant mobil în două compartimente: neon () și oxigen (), cu mase egale, inițial la aceeași temperatură (), pistonul fiind în echilibru (raportul lungimilor ).
Se modifică temperatura oxigenului până la valoarea pentru care pistonul se află în echilibru la mijlocul cilindrului. Determinați variația temperaturii oxigenului, considerând că temperatura neonului nu se modifică.
Vezi rezolvarea
În starea finală pistonul este la mijloc, deci volumele sunt egale, iar presiunile sunt egale (echilibru). Pentru neon (temperatura neschimbată ): . Pentru oxigen: . Egalând: , deci . Variația: .