Εισαγωγή στα αέρια. Τα σώματα σε αέρια κατάσταση είναι η πιο διαδεδομένη μορφή σωμάτων που βρίσκονται στο περιβάλλον μας, στη Γη. Η ατμόσφαιρα της Γης.

Παρουσίαση με θέμα: "Εισαγωγή στα αέρια. Τα σώματα σε αέρια κατάσταση είναι η πιο διαδεδομένη μορφή σωμάτων που βρίσκονται στο περιβάλλον μας, στη Γη. Η ατμόσφαιρα της Γης."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Εισαγωγή στα αέρια

2 Τα σώματα σε αέρια κατάσταση είναι η πιο διαδεδομένη μορφή σωμάτων που βρίσκονται στο περιβάλλον μας, στη Γη. Η ατμόσφαιρα της Γης αποτελείται κυρίως από Άζωτο (περιεκτικότητα 78% v/v), Οξυγόνο (περιεκτικότητα 21% v/v), αλλά και άλλα αέρια σε ίχνη όπως π.χ. Ar, CO 2 κ.ά. Γιατί μελετάμε τα αέρια;

3 Χαρακτηριστικά των αερίων Ένα αέριο αποτελείται από σωματίδια (μόρια ή άτομα). Οι αποστάσεις μεταξύ των σωματιδίων είναι μεγάλες. Οι δυνάμεις μεταξύ των σωματιδίων είναι πολύ μικρές. Τα σωματίδια βρίσκονται σε διαρκή κίνηση και συγκρούονται μεταξύ τους ή με τα τοιχώματα του δοχείου μέσα στο οποίο βρίσκονται. Μεταξύ δύο διαδοχικών συγκρούσεων, η κίνηση θεωρείται ευθύγραμμη ομαλή, με υπερηχητική ταχύτητα που φτάνει τα 1600 km/h.

4 Παρουσιάζουν μεγάλη συμπιεστότητα. Δεν έχουν σταθερό σχήμα και όγκο, αλλά «δανείζονται» το σχήμα και τον όγκο του χώρου που τα «φιλοξενεί». Η ταχύτητα των σωματιδίων αλλά και ο όγκος που καταλαμβάνουν μεταβάλλονται με την μεταβολή της θερμοκρασίας. Παρουσιάζουν μεγάλο ιξώδες. Συνήθως έχουν χαμηλή πυκνότητα. Αναμειγνύονται πολύ εύκολα.

5 Αντιθέτως … τα σωματίδια που δομούν τα στερεά : Βρίσκονται σε μικρή απόσταση μεταξύ τους, Οι δυνάμεις που αναπτύσσονται ανάμεσά τους είναι ισχυρές, Έχουν ορισμένο σχήμα και όγκο, Ταλαντώνονται και δεν μετατοπίζονται.

6 και τα σωματίδια των υγρών : … και τα σωματίδια των υγρών : Βρίσκονται σε κοντινή απόσταση μεταξύ τους, Οι δυνάμεις που αναπτύσσονται ανάμεσά τους είναι σημαντικές, Έχουν ορισμένο όγκο αλλά όχι δικό τους σχήμα.

7 Οι Νόμοι των Αερίων μας δίνουν την μαθηματική ερμηνεία της συμπεριφοράς των αερίων.

8 Εισαγωγή στους νόμους των αερίων

9 μακροσκοπική μικροσκοπική Τι είναι η μακροσκοπική και τι η μικροσκοπική μελέτη ;

10 μακροσκοπική,δεν υπεισέρχονται υποθέσεις, θεωρίες ή μεγέθη που έχουν σχέση με τα δομικά συστατικά των αντικειμένων,  Γενικά, η μελέτη θα λέγεται μακροσκοπική, όταν σ’ αυτή δεν υπεισέρχονται υποθέσεις, θεωρίες ή μεγέθη που έχουν σχέση με τα δομικά συστατικά των αντικειμένων, που συμμετέχουν στο φαινόμενο. «μακροσκοπική παρατήρηση».  Βλέποντας τον καπνό λέμε ότι κάνουμε «μακροσκοπική παρατήρηση». μακροσκοπικά πίεση (p)θερμοκρασία (T) όγκο (V)  Επίσης, μελετάμε μακροσκοπικά ένα αέριο όταν μετράμε την πίεση (p), τη θερμοκρασία (T) ή τον όγκο (V) του. μακροσκοπική,δεν υπεισέρχονται υποθέσεις, θεωρίες ή μεγέθη που έχουν σχέση με τα δομικά συστατικά των αντικειμένων,  Γενικά, η μελέτη θα λέγεται μακροσκοπική, όταν σ’ αυτή δεν υπεισέρχονται υποθέσεις, θεωρίες ή μεγέθη που έχουν σχέση με τα δομικά συστατικά των αντικειμένων, που συμμετέχουν στο φαινόμενο. «μακροσκοπική παρατήρηση».  Βλέποντας τον καπνό λέμε ότι κάνουμε «μακροσκοπική παρατήρηση». μακροσκοπικά πίεση (p)θερμοκρασία (T) όγκο (V)  Επίσης, μελετάμε μακροσκοπικά ένα αέριο όταν μετράμε την πίεση (p), τη θερμοκρασία (T) ή τον όγκο (V) του.

11 άναμμα της λάμπας μακροσκοπική παρατήρηση Παρατηρώντας το άναμμα της λάμπας, κάνουμε μακροσκοπική παρατήρηση. Αν μετρήσουμε με τα κατάλληλα όργανα τάση την τάση στα άκρα της λάμπας ή ένταση του ρεύματος την ένταση του ρεύματος ή θερμοκρασία την θερμοκρασία του σύρματος, μακροσκοπική μελέτη τότε κάνουμε μακροσκοπική μελέτη. Ένα ακόμα παράδειγμα μακροσκοπικής και μικροσκοπικής παρατήρησης και μελέτης

12 …… αντίθετα, αποτελείται από σωματίδια κινούνταισυγκρούονται, «μικροσκοπική μελέτη» Αν πάρουμε υπόψη μας για τον καπνό ότι αποτελείται από σωματίδια και μελετήσουμε τον τρόπο που κινούνται και που συγκρούονται, μεταξύ τους ή με τα τοιχώματα του δοχείου, τότε κάνουμε «μικροσκοπική μελέτη». Παρόμοια, αν για τη λάμπα πάρουμε υπόψη μας : είδος των σωματιδίων το είδος των σωματιδίων που κινούνται μέσα στο σύρμα ή ταχύτητά την ταχύτητά τους ή κρούσεις τις κρούσεις τους, «μικροσκοπική μελέτη» τότε κάνουμε «μικροσκοπική μελέτη».

13 Για να περιγράψουμε μακροσκοπικά τη συμπεριφορά ορισμένης ποσότητας αερίου, χρειάζεται να γνωρίζουμε τις τιμές και τη σχέση ανάμεσα στα φυσικά μεγέθη : θερμοδυναμικές μεταβλητές Τα μεγέθη αυτά είναι οι θερμοδυναμικές μεταβλητές του αερίου. Πίεση (p) Θερμοκρασία (Τ) Όγκος (V)

14 Ας θυμηθούμε… Άλλες μονάδες πίεσης 1 atm = 1,013. 10 5 Pa ≈ 10 5 Pa = 760 Torr 1 bar = 10 5 Pa ≈ 1atm 1 Torr ≈ 1mmHg = 1/760 atm p Για την πίεση p Η μονάδα μέτρησης της πίεσης στο S.I. έχει το όνομά μου: 1 Pa (Pascal) = 1 N/m 2 Blaise Pascal 1623 -1662

15 1 m 3 Η μονάδα μέτρησης του όγκου στο S.I. είναι το 1 m 3 V Για τον όγκο V Άλλη μονάδα όγκου 1 L = 1000 mL = 10 -3 m 3 Η μονάδα μέτρησης της απόλυτης θερμοκρασίας στο S.I. είναι ο 1 βαθμός Κέλβιν (1 K) T Για την (απόλυτη) θερμοκρασία T Άλλη μονάδα θερμοκρασίας 1 0 C (1 βαθμός Κελσίου) Σχέση κλίμακας Κέλβιν (Τ) και Κελσίου (θ) Τ = 273 + θ

16 Πότε λέμε ότι ένα σύστημα βρίσκεται σε θερμοδυναμική ισορροπία ;

17 θερμοδυναμική ισορροπία, θερμοδυναμικές μεταβλητές (p, V, T) έχουν την ίδια τιμή σε όλη την έκταση του αερίου. Ένα θερμοδυναμικό σύστημα είναι σε θερμοδυναμική ισορροπία, όταν οι θερμοδυναμικές μεταβλητές (p, V, T) που το περιγράφουν έχουν την ίδια τιμή σε όλη την έκταση του αερίου.

18 V, p Α,Τ Α V, p Β,Τ Β Κατάσταση ισορροπίας Α σε κλειστό δοχείο Κατάσταση μη ισορροπίας γραφικά Η κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας ενός συστήματος μπορεί να παρασταθεί γραφικά στο επίπεδο με ένα σημείο. Τ p Β ΤBΤB pBpB ΤAΤA pApA Α V Κατάσταση ισορροπίας Β σε κλειστό δοχείο

19 Εκτόνωση Αύξηση όγκου : Εκτόνωση Συμπίεση Αύξηση πίεσης : Συμπίεση Θέρμανση Αύξηση Θερμοκρασίας : Θέρμανση Ψύξη Μείωση Θερμοκρασίας : Ψύξη Χαρακτηρισμός θερμοδυναμικών μεταβολών

20 (γ) Ισοβαρής: (γ) (α) Ισόθερμη: (α) 1. Ποιο από τα παρακάτω διαγράμματα αντιστοιχεί σε : 1)Ισοβαρή 2)Ισόθερμη μεταβολή ;

21 2. Η μεταβολή ΑΒΓΔ που παριστάνεται στο παραπάνω διάγραμμα αποτελείται: α) Από δύο ισόχωρες και δύο ισόθερμες μεταβολές. β) Από δύο ισοβαρείς και δύο ισόθερμες μεταβολές. γ) Από δύο ισοβαρείς και δύο ισόχωρες μεταβολές. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση.

22 4. Στην ισόχωρη θέρμανση ιδανικού αερίου α. ο όγκος του παραμένει σταθερός. β. η πίεσή του παραμένει σταθερή. γ. η πίεσή του μειώνεται. δ. η θερμοκρασία του παραμένει σταθερή. 3. Κατά την εκτόνωση ενός αερίου υπό σταθερή θερμοκρασία α. η πίεση του αερίου αυξάνεται. β. η πίεση του αερίου ελαττώνεται. γ. η γραφική παράσταση της μεταβολής σε διάγραμμα p - V είναι ευθεία. δ. ο όγκος του αερίου μεταβάλλεται ανάλογα με την πίεση.

23 5. Ποιο από τα παρακάτω διαγράμματα p - V αντιστοιχεί σε μια ισόθερμη μεταβολή;

24 6. Κατά την συμπίεση ενός ιδανικού αερίου υπό σταθερή θερμοκρασία α. ο όγκος του αερίου αυξάνεται. β. η γραφική παράσταση της μεταβολής σε διάγραμμα p - V είναι ευθεία. γ. ο όγκος του αερίου μεταβάλλεται ανάλογα με την πίεση. δ. ο όγκος του αερίου ελαττώνεται.

25 Αντιστρεπτές μεταβολές

26 Αντιστρεπτή ονομάζουμε εκείνη τη μεταβολή κατά την οποία υπάρχει δυνατότητα επαναφοράς του συστήματος και του περιβάλλοντος στην αρχική τους κατάσταση, μέσα από διαδοχικές καταστάσεις ισορροπίας. Οι μεταβολές στη φύση είναι μη αντιστρεπτές.

27 A p V A.AA.A B.BB.B B FF Η μη αντιστρεπτή μεταβολή δεν μπορεί να παρασταθεί σε διάγραμμα. Παριστάνονται ως σημεία Α και Β μόνο η αρχική και η τελική κατάσταση. Αρχική κατάσταση Α Τελική κατάσταση Β Μη αντιστρεπτή μεταβολή

28 Α B p V A B Κάθε αντιστρεπτή μεταβολή είναι μια "αργή" διαδικασία. 1 23 4 1 2 3 4  Η μεταβολή πρέπει να πραγματοποιείται πολύ αργά ώστε το σύστημα να διέρχεται από άπειρες διαδοχικές καταστάσεις ισορροπίας που παριστάνονται με σημεία στο διάγραμμα  Δεν πρέπει να υπάρχουν απώλειες ενέργειας.  Η μεταβολή πρέπει να πραγματοποιείται πολύ αργά ώστε το σύστημα να διέρχεται από άπειρες διαδοχικές καταστάσεις ισορροπίας που παριστάνονται με σημεία στο διάγραμμα  Δεν πρέπει να υπάρχουν απώλειες ενέργειας. Αντιστρεπτή μεταβολή Μια αντιστρεπτή μεταβολή παριστάνεται με μια συνεχή γραμμή.

29 ΘΕΩΡΙΑ 3-1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΕΛ. 70 4-1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΕΛ. 98 4-2 ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΣΕΛ. 98 4-3 ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΣΕΛ. 98 4-4 ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΣΕΛ. 99