2.GAZE 2.GAZE PERFECTE PERFECTE.LEG .LEGILE ILE GAZULUI GAZULUI PERFECT PERFECT..Gazele Gazele reprez reprezintă intă principa principalul lul grup grup de agenţ agenţii de lucru lucru din din maşin maşinile ile şi instal instalaţi aţiile ile termic termice. e. No Noţiu ţiunea nea de gaz perfect, denumit şi gaz ideal, a apărut atunci când s-a demonstrat că legile simple ale gazelor descoperite de Boyle-Mariotte, Gay-Lussac şi !arles nu "eri#că toate stările de ec!ili$ru termodinamic ale gazului real. %$aterea comportării gazelor reale de la legile simple a determinat de#nirea unui model de gaz, denumit gaz perfec perfect. t. %num %numite ite gaze gaze se compo comportă rtă la temper temperatu atura ra şi presi presiune unea a atmos atmosfer ferică ică aproape la fel ca şi un gaz perfect, ceea ce &usti#că utilizarea legilor gazului perfect la studiul proceselor din maşinile şi instalaţiile termice 'n limitele unor apro(imaţii admisi$ile. %$ateri importante ale gazelor reale de la legile gazului perfec perfectt apar apar la presi presiuni uni mari mari şi temper temperatu aturi ri scă scăzut zute, e, 'n speci special al 'n apropi apropier erea ea stărilor lor de lic!e#ere. %şadar, modelul de gaz perfect a fost de#nit ca urmare a sta$ilir sta$ilirii ii prin cercetăr cercetării e(perim e(perimenta entale le a legilor legilor pri"ind pri"ind comporta comportarea rea gazelor gazelor la presiun presiunii apropia apropiate te de presiun presiunea ea atmosfer atmosferică.L ică.Legile egile transfor transformări mărilor lor simple simple ale gazului perfect sta$ilesc relaţii 'ntre doi parametri de stare, 'n condiţiile menţinerii constante constante a celui de-al treilea. treilea. Legea Boyle-Mariotte e(primă legătura dintre presiunea şi "olumul unei cantităţi de gaz perfect 'ntr-o transformare izotermă. %ceastă lege a#rmă că 'ntr-o transformare izotermă produsul dintre presiunea şi "olumul unui gaz perfect rămâne constant. )entru două stări ale gazului, e(presia p1v1
=
pv
=
const .
matematică a acestei legi este* +aloarea constantei depinde de Gay-Lussac sac sta$ileş tempe temperat ratura ura şi natura natura gazulu gazului. i. Legea Gay-Lus sta$ileşte te legătura legătura dintre dintre temperatura şi "olumul unei cantităţi de gaz perfect 'ntr-o transformare transformare izo$ară, şi anume* anume* la presi presiune une const constant antă ă "olum "olumul ul unui unui gaz perfec perfectt este este prop proporţ orţion ional al cu temperatu temperatura ra a$solută a$solută ""// ""//"/ "/cons const. t. +aloa aloarea rea constant constantei ei depinde depinde de pres presiu iun nea şi natu natura ra gazu gazulu lui. i. Legea lui Charles sta$ileş sta$ileşte te legătura legătura dintre dintre temperatura şi presiunea unei cantităţi de gaz perfect 'ntr-o transformare izocoră* 'ntr-o 'ntr-o transformare transformare izocoră presiunea presiunea gazului perfect este proporţională proporţională cu temperatura lui pp//p/const. +aloarea constantei depinde de "olumul şi natura gazului. ECUAIA TERMIC! "E #TARE A GAZULUI PERFECT . 0(primă relaţia dintre parametrii de stare ai unui gaz perfect 'ntr-o transformare oarecare. )entru a deduce această relaţie se consideră un gaz perfect care parcurge două transformări succesi"e, şi anume o transformare izotermă 1- şi o transformare izo$ară -2. )e $aza legilor simple Boyle-Mariotte şi Gay-Lussac se poate scrie* p1v1
pent pentru ru
tran transf sfor orma marrea p0
=
1-* 1-*
=
p0v0
T 1
3
=
T 0
45
pent pentru ru
tran transf sfor orma marrea
-2* -2*
p2
""2//23 4. 6in cele două ecuaţii rezultă* p1"1/1p2"2/2p"/cons p1"1/1p2"2/2p"/const5 t5 +aloarea constantei nu depinde de starea gazului, ci numai numai de propr propriet ietăţi ăţile le lui, lui, #ind #ind caract caracteri erist stică ică #ecăru #ecăruii gaz. gaz. 0a se numeş numeşte te co$sta$t% caracteristic%, 7. )rin urmare, ecuaţia termică de stare a gazului perfec perfect, t, numită numită şi ecuaţi ecuaţia a lui lapeyr lapeyron, on, se poate poate scrie scrie su$ forma* forma* 7p"/ 89:!;<. )entru o masă m de gaz ecuaţia de"ine* pvΜ
pV = mRT = Μ RT
pv
RT = RT
5
5 )entru 1 :mol pV M
=
R M T
de gaz perfect, perfect, ecuaţia ecuaţia termică termică de stare de"ine* de"ine* sau , 'n care* 7M reprezintă constanta uni"ersală a gazului perfect, care nu depinde de natura gazului, după cum nici + M, la aceeaşi presiune şi temperatură nu depinde
de natura gazului. onstanta uni"ersală a gazului perfect se poate determina din ecuaţia ecuaţia de stare stare corespu corespunzăto nzătoare are condiţii condiţiilor lor #zice #zice normale normale,, p N11=2> 11=2> Nm2, R /N2?=,1> ;, +MN22,@1=A m=N:mol* p N V MN / T N =¿ 11=2>22,@1=A 2?=,1> C=1@,=@ 9:mol;. onstanta caracteristică a gazelor perfecte de"ine*7 R MC=1@,=@M. AME#TECURI "E GAZE PERFECTE. Ma&oritate co"arsitoare a agentilor termici de lucru sunt reprezentati de amestecuri formate din di"erse su$stante. Dn cazul in carre ac ca aces este te ames ameste tecu curi ri sunt sunt in star stare e gazo gazoas asa, a, li se poat poate e apli aplica ca mode modelu lull ames ameste tecu curi rilo lorr idea ideale le de gaze gaze perf perfec ecte te.% .%me mest stec ecul ul in ansa ansam m$lu $lu respe espect cta a caracteristica modelului de gaz ideal.0(ista amestecuri de gaze cu componenta sta$ sta$il ila, a, pent pentru ru ca carre au fost fost rea eali liza zate te ta$e ta$ele le si diag diagra rame me de prop propri riet etat atii termodi termodinami namice ce si termo#zi termo#zice.) ce.)entr entru u amestecul amestecul de gaze perfecte perfecte se pot de#ni concentratiile* gra"imetrica5 contentratia molara5 concentratia "olumetrica."E#E&'. Legil egile e a(es (estecu tecurrilor ilor )e ga* ga*e +er,e er,ect cte e.%genţii termodinamici din maşinile şi instalaţiile termice sunt amestecuri de gaze, de e(emplu* aerul 3N 2, E24, gazele rezultate din arderea unui com$usti$il 3E 2, F2E, E2, N2, E2, E4.%mestecurile de gaze se realizează prin difuzia componenţilor. Gazele Gazele compon componen ente te nu intera interacţ cţion ioneaz ează ă c!imi c!imic. c. Hn amest amestec ec de gaze gaze perfec perfecte te reprezintă un sistem cu proprietăţi termo#zice diferite de cele ale componenţilor, dar determinate de proprietăţile acestora. 6e asemenea, un amestec de gaze perfecte formează tot un gaz perfect, care se supune legilor gazelor perfecte. Legea lui "alto$ "E#E& sta$ileşte legătura dintre presiunea p a unui amestec de gaze gaze perf perfec ecte te şi pres presiu iuni nile le parţ parţia iale le p i ale gazel gazelor or comp compone onente nte,, aIate aIate la temperatura / şi "olumul + ale amestecului. Jntr-un amestec de gaze format din mai mai mulţ mulţii co comp mpon onen enţi ţi ca carre nu inte intera racţ cţio ione neaz ază ă c!im c!imic ic,, aIat aIat 'n ec ec!i !ili li$r $ru u termodinamic, #ecare gaz component se răspândeşte 'n 'ntregul "olum ocupat de amestec e(ercitând o presiune parţială egală cu presiunea pe care ar e(ercita-o dacă ar ocupa singur 'ntregul "olum al amestecului, când toţi componenţii au temperatura egală cu temperatura amestecului. Legea se enunţă astfel* presiunea totală a unui amestec de gaze este egală cu suma presiunilor parţiale ale gazelor M
M
n
compo componen nente. te. p ∑ pi , unde unde** pim pimi7 i7i/ i/+ + repr eprezin ezintă tă pres presiu iune nea a parţ parţia ială lă a i= 1
componentului i. Legea lui A(agat "E#E& e(primă relaţia dintre "olumul + al unui amestec de gaze perfecte şi "olumele parţiale + i ale gazelor componente, considerate la temperatura / şi presiunea p ale amestecului. 0a se enunţă astfel* "olumul ocupat de un amestec de gaze perfecte este egal cu suma "olumelor n
parţiale ale gazelor componente. + ∑ Vi , unde* +imi7i/p reprezintă "olumul i=1
parţial al componentului i.
