Auf die Gummifolie einwirkende Kräfte

sind auf beiden Seiten gleich.

Kommunizierende Gefäße sind uns gemeinsam. Das kann zum Beispiel eine Teekanne, eine Gießkanne oder eine Kaffeekanne sein.

In beliebig geformten kommunizierenden Gefäßen sind die Oberflächen einer homogenen Flüssigkeit auf gleicher Höhe eingebaut.

Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte.

Aber S·h = V, wobei V das Volumen des Parallelepipeds ist und ρ W ·V = m W die Masse der Flüssigkeit im Volumen des Parallelepipeds ist. Somit,

F vyt \u003d g m gut \u003d P gut,

d.h. Die Auftriebskraft ist gleich dem Gewicht der Flüssigkeit im Volumen des darin eingetauchten Körpers(Die Auftriebskraft ist gleich dem Gewicht einer Flüssigkeit mit dem gleichen Volumen wie das Volumen des darin eingetauchten Körpers).

Die Existenz einer Kraft, die einen Körper aus einer Flüssigkeit herausdrückt, ist experimentell leicht zu entdecken.

Auf dem Bild a zeigt einen an einer Feder aufgehängten Körper mit einem Pfeilzeiger am Ende. Der Pfeil markiert die Spannung der Feder am Stativ. Wenn der Körper ins Wasser gelassen wird, zieht sich die Feder zusammen (Abb. b). Die gleiche Kontraktion der Feder wird erreicht, wenn Sie mit etwas Kraft von unten nach oben auf den Körper einwirken, z. B. mit der Hand darauf drücken (anheben).

Daher bestätigt die Erfahrung dies Eine Kraft, die auf einen Körper in einer Flüssigkeit wirkt, drückt den Körper aus der Flüssigkeit.

Für Gase gilt bekanntlich auch das Pascalsche Gesetz. So Körper im Gas werden einer Kraft ausgesetzt, die sie aus dem Gas drückt. Unter dem Einfluss dieser Kraft steigen die Ballons auf. Die Existenz einer Kraft, die einen Körper aus einem Gas herausdrückt, kann auch experimentell beobachtet werden.

Wir hängen eine Glaskugel oder einen großen, mit einem Korken verschlossenen Kolben an eine verkürzte Waagschale. Die Waage ist ausbalanciert. Dann wird ein breites Gefäß unter den Kolben (oder die Kugel) gestellt, so dass es den gesamten Kolben umgibt. Das Gefäß ist mit Kohlendioxid gefüllt, dessen Dichte größer ist als die Dichte von Luft (daher sinkt Kohlendioxid nach unten und füllt das Gefäß, wodurch Luft daraus verdrängt wird). In diesem Fall ist das Gleichgewicht der Waage gestört. Eine Tasse mit aufgehängtem Kolben erhebt sich (Abb.). Ein in Kohlendioxid getauchter Kolben erfährt eine größere Auftriebskraft als die, die an Luft auf ihn wirkt.

Die Kraft, die einen Körper aus einer Flüssigkeit oder einem Gas herausdrückt, ist der auf diesen Körper wirkenden Schwerkraft entgegen gerichtet.

Daher prolkosmos). Das erklärt, warum wir im Wasser manchmal leicht Körper anheben, die wir kaum in der Luft halten können.

An der Feder hängen ein kleiner Eimer und ein zylindrischer Körper (Abb. a). Der Pfeil auf dem Stativ markiert die Verlängerung der Feder. Es zeigt das Gewicht des Körpers in der Luft. Nach dem Anheben des Körpers wird ein Abflussgefäß darunter gestellt, das bis zur Höhe des Abflussrohrs mit Flüssigkeit gefüllt ist. Danach wird der Körper vollständig in die Flüssigkeit eingetaucht (Abb. b). Dabei ein Teil der Flüssigkeit, dessen Volumen dem Körpervolumen entspricht, wird ausgegossen aus einem Gießgefäß in ein Glas. Die Feder zieht sich zusammen und der Zeiger der Feder steigt, um die Gewichtsabnahme des Körpers in der Flüssigkeit anzuzeigen. In diesem Fall wirkt zusätzlich zur Schwerkraft eine weitere Kraft auf den Körper, die ihn aus der Flüssigkeit drückt. Wenn die Flüssigkeit aus dem Glas in den oberen (d. h. vom Körper verdrängten) Eimer gegossen wird, kehrt der Federzeiger in seine Ausgangsposition zurück (Abb. c).

Aus dieser Erfahrung lässt sich schließen Die Kraft, die einen vollständig in eine Flüssigkeit eingetauchten Körper drückt, ist gleich dem Gewicht der Flüssigkeit im Volumen dieses Körpers . Zu demselben Schluss kamen wir in § 48.

Wenn ein ähnliches Experiment mit einem in Gas getauchten Körper durchgeführt würde, würde es dies zeigen Die Kraft, die den Körper aus dem Gas drückt, ist auch gleich dem Gewicht des Gases, das im Volumen des Körpers aufgenommen wird .

Man nennt die Kraft, die einen Körper aus einer Flüssigkeit oder einem Gas herausdrückt Archimedische Kraft, zu Ehren des Wissenschaftlers Archimedes der zuerst auf seine Existenz hinwies und seine Bedeutung errechnete.

Die Erfahrung hat also bestätigt, dass die archimedische (oder Auftriebs-) Kraft gleich dem Gewicht der Flüssigkeit im Volumen des Körpers ist, d.h. F A = P f = g m Gut. Die vom Körper verdrängte Flüssigkeitsmasse m f kann durch ihre Dichte ρ w und das in die Flüssigkeit eingetauchte Volumen des Körpers V t ausgedrückt werden (da V l - das Volumen der vom Körper verdrängten Flüssigkeit gleich ist V t - das Volumen des in die Flüssigkeit eingetauchten Körpers), d.h. m W = ρ W V t. Dann erhalten wir:

F A= g f · v t

Daher hängt die archimedische Kraft von der Dichte der Flüssigkeit ab, in die der Körper eingetaucht ist, und vom Volumen dieses Körpers. Sie hängt aber beispielsweise nicht von der Dichte der Substanz eines in eine Flüssigkeit eingetauchten Körpers ab, da diese Größe in der resultierenden Formel nicht enthalten ist.

Bestimmen wir nun das Gewicht eines Körpers, der in eine Flüssigkeit (oder ein Gas) eingetaucht ist. Da die beiden auf den Körper wirkenden Kräfte in diesem Fall in entgegengesetzte Richtungen gerichtet sind (die Schwerkraft ist nach unten und die archimedische Kraft nach oben), ist das Gewicht des Körpers in Flüssigkeit P 1 geringer als das Gewicht des Körpers im Vakuum P = gr zur archimedischen Streitmacht F A = g m w (wo m w ist die vom Körper verdrängte Masse der Flüssigkeit oder des Gases).

Auf diese Weise, Taucht ein Körper in eine Flüssigkeit oder ein Gas ein, so verliert er an Gewicht so viel, wie die von ihm verdrängte Flüssigkeit oder Gas wiegt.

Beispiel. Bestimmen Sie die Auftriebskraft, die auf einen Stein mit einem Volumen von 1,6 m 3 in Meerwasser wirkt.

Lassen Sie uns die Bedingung des Problems aufschreiben und es lösen.

Erreicht der Schwimmkörper die Flüssigkeitsoberfläche, so nimmt bei seiner weiteren Aufwärtsbewegung die archimedische Kraft ab. Wieso den? Aber weil das Volumen des in die Flüssigkeit eingetauchten Körperteils abnimmt und die archimedische Kraft gleich dem Gewicht der Flüssigkeit im Volumen des darin eingetauchten Körperteils ist.

Wenn die archimedische Kraft gleich der Schwerkraft wird, hält der Körper an und schwimmt auf der Oberfläche der Flüssigkeit, die teilweise darin eingetaucht ist.

Die daraus resultierende Schlussfolgerung lässt sich leicht experimentell verifizieren.

Gießen Sie Wasser bis zur Höhe des Ablaufrohrs in das Ablaufgefäß. Lassen Sie uns danach den Schwimmkörper in das Gefäß eintauchen, nachdem wir ihn zuvor in der Luft gewogen haben. Beim Eintauchen ins Wasser verdrängt der Körper ein Wasservolumen, das dem Volumen des eingetauchten Körperteils entspricht. Nachdem wir dieses Wasser gewogen haben, stellen wir fest, dass sein Gewicht (archimedische Kraft) gleich der Schwerkraft ist, die auf einen schwimmenden Körper wirkt, oder dem Gewicht dieses Körpers in Luft.

Nachdem Sie die gleichen Experimente mit anderen Körpern durchgeführt haben, die in verschiedenen Flüssigkeiten schwimmen - in Wasser, Alkohol, Salzlösung, können Sie dies sicherstellen schwimmt ein Körper in einer Flüssigkeit, so ist das Gewicht der von ihm verdrängten Flüssigkeit gleich dem Gewicht dieses Körpers in Luft.

Das ist leicht zu beweisen ist die dichte eines festen festkörpers größer als die dichte einer flüssigkeit, dann sinkt der körper in einer solchen flüssigkeit. In dieser Flüssigkeit schwimmt ein Körper mit geringerer Dichte. Ein Stück Eisen zum Beispiel sinkt in Wasser, schwimmt aber in Quecksilber. Der Körper hingegen, dessen Dichte gleich der Dichte der Flüssigkeit ist, bleibt in der Flüssigkeit im Gleichgewicht.

Eis schwimmt auf der Wasseroberfläche, weil seine Dichte geringer ist als die von Wasser.

Je geringer die Dichte des Körpers im Vergleich zur Dichte der Flüssigkeit ist, desto kleiner ist der Teil des Körpers, der in die Flüssigkeit eingetaucht ist .

Bei gleicher Dichte von Körper und Flüssigkeit schwimmt der Körper in jeder Tiefe in der Flüssigkeit.

Zwei nicht mischbare Flüssigkeiten, zum Beispiel Wasser und Kerosin, befinden sich in einem Gefäß entsprechend ihrer Dichte: im unteren Teil des Gefäßes - dichteres Wasser (ρ = 1000 kg / m 3), oben - leichteres Kerosin (ρ = 800 kg / m 3) .

Die durchschnittliche Dichte lebender Organismen, die die aquatische Umwelt bewohnen, unterscheidet sich kaum von der Dichte des Wassers, sodass ihr Gewicht fast vollständig durch die archimedische Kraft ausgeglichen wird. Dank dessen brauchen Wassertiere keine so starken und massiven Skelette wie Landtiere. Aus dem gleichen Grund sind die Stämme von Wasserpflanzen elastisch.

Die Schwimmblase eines Fisches ändert leicht ihr Volumen. Wenn der Fisch mit Hilfe von Muskeln in große Tiefe abtaucht und der Wasserdruck darauf zunimmt, zieht sich die Blase zusammen, das Volumen des Fischkörpers nimmt ab und er drückt nicht nach oben, sondern schwimmt in der Tiefe. So kann der Fisch in gewissen Grenzen die Tiefe seines Tauchgangs regulieren. Wale regulieren ihre Tauchtiefe, indem sie ihre Lungenkapazität zusammenziehen und erweitern.

Segelschiffe.

Schiffe, die auf Flüssen, Seen, Meeren und Ozeanen fahren, werden aus unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlicher Dichte gebaut. Der Rumpf von Schiffen besteht in der Regel aus Stahlblech. Alle inneren Befestigungselemente, die Schiffen Festigkeit verleihen, bestehen ebenfalls aus Metall. Für den Bau von Schiffen werden verschiedene Materialien verwendet, die im Vergleich zu Wasser sowohl eine höhere als auch eine geringere Dichte aufweisen.

Wie schwimmen Schiffe, nehmen an Bord und tragen große Lasten?

Ein Versuch mit einem Schwimmkörper (§ 50) hat gezeigt, dass der Körper mit seinem Unterwasserteil so viel Wasser verdrängt, dass dieses Wasser an Gewicht gleich dem Gewicht des Körpers in Luft ist. Dies gilt auch für jedes Schiff.

Das durch den Unterwasserteil des Schiffes verdrängte Wassergewicht ist gleich dem Gewicht des Schiffes mit Ladung in der Luft oder der auf das Schiff mit Ladung wirkenden Schwerkraft.

Die Tiefe, bis zu der ein Schiff in Wasser getaucht ist, wird genannt Luftzug . Der tiefste zulässige Tiefgang ist auf dem Schiffsrumpf mit einer roten Linie gekennzeichnet Wasserlinie (aus dem Holländischen. Wasser- Wasser).

Das Gewicht des Wassers, das vom Schiff beim Eintauchen in die Wasserlinie verdrängt wird und gleich der Schwerkraft ist, die auf das Schiff mit Ladung einwirkt, wird als Verdrängung des Schiffes bezeichnet.

Derzeit werden für den Öltransport Schiffe mit einer Verdrängung von 5.000.000 kN (5 10 6 kN) und mehr gebaut, also mit einer Masse von 500.000 Tonnen (5 10 5 t) und mehr zusammen mit der Ladung.

Wenn wir das Gewicht des Schiffes selbst von der Verdrängung abziehen, erhalten wir die Tragfähigkeit dieses Schiffes. Die Tragfähigkeit gibt das Gewicht der vom Schiff beförderten Ladung an.

Schiffbau gab es im alten Ägypten, in Phönizien (es wird angenommen, dass die Phönizier einer der besten Schiffbauer waren), im alten China.

In Russland entstand der Schiffbau um die Wende vom 17. zum 18. Jahrhundert. Hauptsächlich wurden Kriegsschiffe gebaut, aber in Russland wurden der erste Eisbrecher, Schiffe mit Verbrennungsmotor und der Atomeisbrecher Arktika gebaut.

Luftfahrt.

Zeichnung, die den Ballon der Gebrüder Montgolfier im Jahr 1783 beschreibt: "Ansicht und genaue Abmessungen des Ballonglobus, der der erste war." 1786

Seit jeher träumen die Menschen davon, über den Wolken fliegen zu können, im Ozean der Luft zu schwimmen, wie sie auf dem Meer segelten. Für die Luftfahrt

Zunächst wurden Ballons verwendet, die entweder mit erhitzter Luft oder mit Wasserstoff oder Helium gefüllt waren.

Damit ein Ballon in die Luft aufsteigen kann, muss die archimedische Kraft (Auftrieb) F A, auf den Ball wirkend, war mehr als die Schwerkraft F schwer, d.h. F A > F schwer

Wenn die Kugel aufsteigt, nimmt die auf sie wirkende archimedische Kraft ab ( F A = gρV), da die Dichte der oberen Atmosphäre geringer ist als die der Erdoberfläche. Um höher zu steigen, wird ein spezieller Ballast (Gewicht) von der Kugel abgeworfen und dies erleichtert die Kugel. Schließlich erreicht der Ball seine maximale Hubhöhe. Um die Kugel abzusenken, wird ein Teil des Gases über ein spezielles Ventil aus ihrer Hülle abgelassen.

In horizontaler Richtung bewegt sich der Ballon nur unter dem Einfluss des Windes, so heißt es Ballon (aus dem Griechischen Luft- Luft, Zustand- stehen). Vor nicht allzu langer Zeit wurden mit riesigen Ballons die oberen Schichten der Atmosphäre, die Stratosphäre, untersucht - Stratostaten .

Bevor sie lernten, wie man große Flugzeuge für den Transport von Passagieren und Fracht auf dem Luftweg baut, wurden gesteuerte Ballons verwendet - Luftschiffe. Sie haben eine längliche Form, unter der Karosserie ist eine Gondel mit Motor aufgehängt, die den Propeller antreibt.

Der Ballon steigt nicht nur von selbst auf, sondern kann auch einige Fracht anheben: eine Kabine, Menschen, Instrumente. Um herauszufinden, welche Art von Last ein Ballon heben kann, ist es daher notwendig, sie zu bestimmen. Hubkraft.

Lassen Sie zum Beispiel einen mit Helium gefüllten Ballon mit einem Volumen von 40 m 3 in die Luft schießen. Die Masse des Heliums, das die Hülle der Kugel füllt, ist gleich:
m Ge \u003d ρ Ge V \u003d 0,1890 kg / m 3 40 m 3 \u003d 7,2 kg,
und sein Gewicht ist:
PGe = gmGe; P Ge \u003d 9,8 N / kg 7,2 kg \u003d 71 N.
Die Auftriebskraft (Archimedisch), die auf diese Kugel in der Luft wirkt, ist gleich dem Gewicht von Luft mit einem Volumen von 40 m 3, d.h.
FA \u003d g ρ Luft V; F A \u003d 9,8 N / kg 1,3 kg / m 3 40 m 3 \u003d 520 N.

Das bedeutet, dass diese Kugel eine Last von 520 N - 71 N = 449 N heben kann. Dies ist ihre Hubkraft.

Ein Ballon gleichen Volumens, aber gefüllt mit Wasserstoff, kann eine Last von 479 N heben. Das bedeutet, dass seine Auftriebskraft größer ist als die eines mit Helium gefüllten Ballons. Trotzdem wird Helium häufiger verwendet, da es nicht brennt und daher sicherer ist. Wasserstoff ist ein brennbares Gas.

Es ist viel einfacher, einen mit heißer Luft gefüllten Ballon zu heben und zu senken. Dazu befindet sich ein Brenner unter dem Loch im unteren Teil der Kugel. Mit einem Gasbrenner können Sie die Temperatur der Luft im Inneren des Balls, dh ihre Dichte und ihren Auftrieb, steuern. Damit die Kugel höher steigt, reicht es aus, die Luft darin stärker zu erhitzen und die Flamme des Brenners zu erhöhen. Wenn die Brennerflamme abnimmt, nimmt die Temperatur der Luft in der Kugel ab und die Kugel geht nach unten.

Es ist möglich, eine solche Temperatur des Balls zu wählen, bei der das Gewicht des Balls und der Kabine gleich der Auftriebskraft ist. Dann hängt der Ball in der Luft, und es ist einfach, Beobachtungen von ihm aus zu machen.

Mit der Entwicklung der Wissenschaft gab es auch bedeutende Veränderungen in der Luftfahrttechnologie. Es wurde möglich, neue Schalen für Ballons zu verwenden, die haltbar, frostbeständig und leicht wurden.

Erfolge auf dem Gebiet der Funktechnik, Elektronik und Automatisierung ermöglichten die Konstruktion unbemannter Ballons. Diese Ballons werden zur Untersuchung von Luftströmungen, für die geografische und biomedizinische Forschung in den unteren Schichten der Atmosphäre verwendet.

Frage 1

Die wichtigsten Bestimmungen der ICT und ihre experimentelle Begründung.?

1. Alle Stoffe bestehen aus Molekülen, d.h. haben eine diskrete Struktur, die Moleküle sind durch Lücken getrennt.

2. Moleküle befinden sich in ständiger zufälliger (chaotischer) Bewegung.

3. Zwischen den Molekülen des Körpers gibt es Wechselwirkungskräfte.

Brownsche Bewegung?.

Brownsche Bewegung ist die kontinuierliche zufällige Bewegung von Partikeln, die in einem Gas suspendiert sind.

Kräfte der molekularen Wechselwirkung?.

Sowohl Anziehung als auch Abstoßung wirken gleichzeitig zwischen Molekülen. Die Art der Wechselwirkung von Molekülen ist elektromagnetisch.

Kinetische und potentielle Energie von Molekülen?.

Atome und Moleküle interagieren und haben daher eine potentielle Energie E p.

Potenzielle Energie gilt als positiv, wenn Moleküle abgestoßen werden, als negativ, wenn sie angezogen werden.

Frage 2

Abmessungen und Massen von Molekülen und Atomen

Jede Substanz besteht aus Teilchen, daher wird angenommen, dass die Menge an Materie v (nu) proportional zur Anzahl der im Körper enthaltenen Teilchen, d.h. Strukturelemente, ist.

Die Mengeneinheit eines Stoffes ist das Mol. Ein Mol ist die Menge einer Substanz, die so viele Strukturelemente einer beliebigen Substanz enthält, wie Atome in 12 g C12-Kohlenstoff vorhanden sind. Das Verhältnis der Anzahl der Moleküle eines Stoffes zur Menge eines Stoffes wird als Avogadro-Konstante bezeichnet:

NA = N/v(nu); N A \u003d 6,02 * 10 23 mol -1

Die Avogadro-Konstante gibt an, wie viele Atome und Moleküle in einem Mol einer Substanz enthalten sind. Molmasse - die Masse eines Mols einer Substanz, gleich dem Verhältnis der Masse der Substanz zur Menge der Substanz:

Die Molmasse wird in kg/mol ausgedrückt. Wenn Sie die Molmasse kennen, können Sie die Masse eines Moleküls berechnen:

m 0 \u003d m / N \u003d m / v (nu) N A \u003d M / N A

Die durchschnittliche Masse von Molekülen wird normalerweise durch chemische Methoden bestimmt, die Avogadro-Konstante wurde mit hoher Genauigkeit durch mehrere physikalische Methoden bestimmt. Mit einem Massenspektrografen werden die Massen von Molekülen und Atomen mit hoher Genauigkeit bestimmt.

Die Masse der Moleküle ist sehr klein. Zum Beispiel die Masse eines Wassermoleküls: m = 29,9 * 10 -27

Die Molmasse steht im Zusammenhang mit der relativen Molmasse Mg. Das relative Molekulargewicht ist ein Wert, der dem Verhältnis der Masse eines Moleküls einer bestimmten Substanz zu 1/12 der Masse eines C12-Kohlenstoffatoms entspricht. Wenn die chemische Formel eines Stoffes bekannt ist, kann seine relative Masse anhand des Periodensystems bestimmt werden, das in Kilogramm ausgedrückt die Größe der molaren Masse dieses Stoffes angibt.

Avogadros Nummer

Die Avogadro-Zahl, die Avogadro-Konstante, ist eine physikalische Konstante, die numerisch gleich der Anzahl der angegebenen Struktureinheiten (Atome, Moleküle, Ionen, Elektronen oder andere Teilchen) in 1 Mol einer Substanz ist. Definiert als die Anzahl der Atome in 12 Gramm (genau) des reinen Kohlenstoff-12-Isotops. Es wird normalerweise als N A bezeichnet, seltener als L

N A = 6,022 140 78(18)×1023 mol −1 .

Anzahl der Maulwürfe

Mol (Symbol: mol, international: mol) ist eine Maßeinheit für die Menge eines Stoffes. Entspricht der Menge einer Substanz, die N A -Teilchen (Moleküle, Atome, Ionen oder andere identische Strukturteilchen) enthält. N A ist die Avogadro-Konstante, gleich der Anzahl der Atome in 12 Gramm des Kohlenstoffnuklids 12C. Somit ist die Anzahl der Teilchen in einem Mol einer beliebigen Substanz konstant und gleich der Avogadro-Zahl N A .

Molekülgeschwindigkeit

Aggregatszustand

Aggregatzustand - ein Zustand der Materie, der durch bestimmte qualitative Eigenschaften gekennzeichnet ist: die Fähigkeit oder Unfähigkeit, Volumen und Form beizubehalten, das Vorhandensein oder Fehlen von Fern- und Nahordnung und andere. Eine Änderung des Aggregatzustands kann von einer sprunghaften Änderung der freien Energie, der Entropie, der Dichte und anderer grundlegender physikalischer Eigenschaften begleitet sein.

Es gibt drei Hauptaggregatzustände: fest, flüssig und gasförmig. Manchmal ist es nicht ganz richtig, Plasma als Aggregatzustand zu klassifizieren. Es gibt noch andere Aggregatzustände, zum Beispiel Flüssigkristalle oder Bose-Einstein-Kondensat.

Frage 3

Ideales Gas, Gasdruck

Ein ideales Gas ist ein Gas, in dem es keine Wechselwirkungskraft zwischen Molekülen gibt.

Der Druck eines Gases entsteht durch den Aufprall von Molekülen. Die Druckkraft für 1 Sekunde auf eine Einheitsfläche wird als Gasdruck bezeichnet.

P – Gasdruck [pa]

1 mmHg Kunst. =133 Pa

P 0 (ro) \u003d 101325 Pa

P= 1/3*m 0 *n*V 2- die Grundgleichung des MKT

n - Konzentration von Molekülen [m -3]

n=N/V- Konzentration von Molekülen

V 2 - mittlere quadratische Geschwindigkeit

P= 2/3*n*E K Grundgleichungen

P= n*k*T MKT

E K - kinetische Energie

EK = 3/2 kT(kT-kote)

Die Auswahl eines Systems, das eine gasförmige Substanz verteilt, nach einem Kriterium, das den Druck, das Reduktionsniveau und die Prinzipien für den Bau von Systemen bewertet, die Gasleitungen verteilen (dies können Ring-, Sackgassen- und Mischgasleitungen sein), basiert auf Wirtschaftlichkeit Rechenfehler und technische Besonderheiten. Unter Berücksichtigung des Volumens, der strukturellen Nuancen und der Dichteeigenschaften des Verbrauchsgasniveaus, der Zuverlässigkeit und des sicheren Betriebs des Gasversorgungssystems sowie der örtlichen Gebäude und Betriebsmerkmale.

Arten von Gasleitungen

Gasleitungssysteme sind mit Druckniveaus einer gasförmigen Substanz verbunden, die sich durch sie bewegt, und werden in folgende Typen unterteilt:

1. Gasleitungsstruktur mit Hochdruck erster Klasse unter den Bedingungen des Betriebsdrucks des Gasstoffs innerhalb von 0,71,3 MPa für Naturstoff und Gas-Luft-Gemisch und bis zu 1,7 MPa für LPG;

2. Gasleitung mit hohem Druckniveau der zweiten Kategorie unter Druckbedingungen innerhalb von 0,40,7 MPa;

3. Eine Gasleitungsstruktur mit durchschnittlichen Druckanzeigen hat einen Betriebsdruck innerhalb von 0,0060,4 MPa;

4. Niederdruckgaskanaldruckniveau bis zu 0,006 MPa.

Arten von Gasversorgungssystemen

Das Gasversorgungssystem kann von folgenden Typen sein:

1. Einstufig, wenn Gas nur über ein Gasleitungsprodukt mit denselben Druckindikatoren (entweder mit niedrigen oder mit durchschnittlichen) an die Verbraucher geliefert wird;

2. Zweistufig, bei dem Gas durch eine Gasleitungsstruktur mit zwei verschiedenen Druckarten (Indikatoren für mittel-niedrig oder mittel-hoch 1 oder 2 oder hohe Indikatoren der Kategorie 2 niedrig) an den Kreis der Verbraucher geliefert wird;

3. Dreistufig, bei dem der Durchgang eines gasförmigen Stoffes durch eine Gasleitung mit drei Drücken erfolgt (hohe erste oder zweite Stufe, mittlere und niedrige);

4. Mehrstufig, in dem sich Gas entlang von Gasleitungen mit vier Druckarten bewegt: hohe 1- und 2-Stufen, mittlere und niedrige.

Gasleitungssysteme mit unterschiedlichen Drücken, die in das Gasversorgungssystem eingebunden sind, müssen durch Hydraulic Fracturing, KDD, verbunden werden.

Für industrielle Wärmeanlagen und Kesselanlagen, die von Gasleitungen getrennt sind, ist es akzeptabel, einen Gasstoff mit einem verfügbaren Druck innerhalb von 1,3 MPa zu verwenden, sofern solche Druckanzeiger für die Besonderheiten des technischen Prozesses erforderlich sind. Es ist unmöglich, ein Gasleitungssystem mit einem Druckindex von mehr als 1,2 MPa für ein mehrstöckiges Wohngebäude in einem besiedelten Gebiet, in Gebieten, in denen sich öffentliche Gebäude befinden, an Orten, an denen sich eine große Anzahl von Menschen befindet, zu verlegen, z B. ein Markt, ein Stadion, ein Einkaufszentrum, ein Theatergebäude.

Die derzeitigen Verteilungssysteme der Gasversorgungsleitung bestehen aus einer komplexen komplexen Zusammensetzung von Strukturen, die wiederum die Form von Grundelementen wie Gasring-, Sackgassen- und gemischten Netzen mit Nieder-, Mittel- und Hochdruckanzeigen annehmen. Sie werden in städtischen Gebieten, anderen Siedlungen, im Herzen von Stadtteilen oder Gebäuden verlegt. Darüber hinaus können sie auf den Strecken einer Gasverteilungsstation, einer Gaskontrollstelle und -installation, eines Kommunikationssystems, eines Systems automatischer Installationen und telemechanischer Ausrüstung platziert werden.

Die gesamte Anlage muss die Versorgung mit Verbrauchergas störungsfrei gewährleisten. Das Design muss eine Trennvorrichtung haben, die zur Reparatur und Beseitigung von Notfällen auf die einzelnen Elemente und Abschnitte der Gasleitung gerichtet ist. Es gewährleistet unter anderem einen störungsfreien Transport von gasförmigen Stoffen zu gasverbrauchenden Personen, hat einen einfachen Mechanismus, sichere, zuverlässige und bequeme Bedienung.

Es ist notwendig, die Gasversorgung der gesamten Region, Stadt oder des Dorfes auf der Grundlage schematischer Zeichnungen und des Layouts des Gebiets, des allgemeinen Plans der Stadt unter Berücksichtigung der langfristigen Entwicklung zu planen. Alle Elemente, Geräte, Mechanismen und Schlüsselteile im Gasversorgungssystem sollten gleich verwendet werden.

Es lohnt sich, ein Verteilungssystem und Prinzipien für den Bau einer Gasleitung (Ring, Sackgasse, gemischt) auf der Grundlage technischer und wirtschaftlicher Abwicklungsvorgänge unter Berücksichtigung des Volumens, der Struktur und der Dichte des Gasverbrauchs zu wählen.

Das gewählte System sollte unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten höchst effizient sein, Bauprozesse umfassen und in der Lage sein, das Gasversorgungssystem teilweise in Betrieb zu nehmen.

Klassifizierung von Gasleitungen

Die Hauptteile des Gasversorgungssystems sind Gasleitungsstrukturen, die je nach Gasdruck und Verwendungszweck Typen haben. Abhängig von den höchsten transportierten Gasdruckindikatoren, Gasleitungsstrukturen sind wie folgt unterteilt:

1. Gasleitungsstruktur mit hohen Drücken der ersten Ebene unter Bedingungen von Drücken der gasförmigen Substanz von mehr als 0,7 MPa, bis zu 1,7 MPa für SGU;

2. Ein Gasleitungsprodukt mit Hochdruckmarken der zweiten Ebene bei einem Regime von mehr als 0,4 MPa und bis zu 0,7 MPa;

3. Draht mit einem durchschnittlichen Niveau von Druckindikatoren über 0,005 MPa und bis zu 0,4 MPa variieren;

4. Niedrigleistungsdesign, nämlich bis zu 0,004 MPa.

Ein Gasleitungssystem mit Niederdruckmarken wird verwendet, um Gas zu Wohngebäuden und öffentlichen Gebäuden, zu Gastronomiebetrieben sowie zu Heizräumen und Haushaltsunternehmen zu transportieren. Es ist erlaubt, kleine Verbraucheranlagen und Heizräume an das Niederdruck-Gasleitungssystem anzuschließen. Große Versorgungsunternehmen sollten jedoch nicht an Leitungen mit Niederdruckanzeigen angeschlossen werden, da es keinen Sinn macht, eine große Menge Gas durch sie zu bewegen, und dies keinen wirtschaftlichen Vorteil hat.

Die Gasleitungsstruktur mit Mittel- und Hochdruckmodus ist als Stromquelle für das städtische Verteilungsnetz mit Nieder- und Mitteldruck in die Gasleitung von Industriewerkstätten und öffentlichen Versorgungsunternehmen konzipiert.

Die Hochdruck-Gasleitung der Stadt gilt als Hauptleitung, die die riesige Stadt speist. Es wird als riesiger Halbring hergestellt oder hat ein radiales Aussehen. Dadurch wird die Gassubstanz durch hydraulisches Brechen in das Netz mit mittleren und hohen Konzentrationen sowie in große Industrieunternehmen geliefert, deren technologischer Prozess das Vorhandensein von Gas mit einer Betriebsweise von mehr als 0,8 MPa voraussetzt.

Städtisches Gasversorgungssystem

Indikatoren für den Gasdruck in der Pipeline bis zu 0,003 MPa

Das Gasversorgungssystem der Stadt ist ein ernsthafter Mechanismus, der Einrichtungen, technische Geräte und Rohrleitungen umfasst, die den Durchgang von Gas zum Bestimmungsort sicherstellen und es je nach Bedarf zwischen Unternehmen, Versorgungsunternehmen und Verbrauchern verteilen.

Es umfasst die folgenden Strukturen:
1. Gasnetz mit niedrigem, mittlerem und hohem Klima;

2. Gaskontrollstation;

3. Gasregelpunkt;

4. Gaskontrollausrüstung;

5. Steuergerät und automatisches Kontrollsystem;

6. Versandgeräte;
7. Betriebssystem.

Die Lieferung eines gasförmigen Stoffes erfolgt über eine Gasleitung über Gasregelstationen direkt an die städtische Gasleitung. An der Gasverteilerstation sinken die Druckwerte mit Hilfe automatischer Ventile am Regler und bleiben während der gesamten Zeit unverändert auf dem für den städtischen Verbrauch erforderlichen Niveau. Technische Spezialisten integrieren in das GDS-System ein System, das automatisch Schutz bietet. Darüber hinaus garantiert es die Wartung von Druckanzeigen in der Stadtleitung und stellt auch sicher, dass sie das zulässige Niveau nicht überschreiten. Von den Gasregelstationen gelangt der Gasstoff über die Gasleitung zu den Verbrauchern.

Da das Hauptelement der städtischen Gasversorgungssysteme Gasleitungen sind, die aus Gasleitungsdruckunterschieden bestehen, Sie können in den folgenden Arten dargestellt werden:

1. Leitung mit Niederdruckmarken bis 4 kPa;

2. Linie mit durchschnittlichen Druckwerten bis 0,4 MPa;

3. Netz mit einem Hochdruckregime der zweiten Ebene bis 0,7 MPa;

4. Netze mit hohen Messwerten der ersten Stufe bis 1,3 MPa.

Durch Gasleitungsstrukturen mit Niederdruckanzeigen bewegt sich das Gas und wird an ein Wohn- und öffentliches Gebäude und verschiedene Räumlichkeiten sowie an die Werkstätten von Haushaltsunternehmen verteilt.

In einer Gasleitung in einem Wohngebiet sind Druckanzeigen bis 3 kPa und in den Räumlichkeiten eines Haushaltsunternehmens und öffentlicher Gebäude bis 5 kPa zulässig. In der Regel werden niedrige Drücke in der Leitung aufrechterhalten (bis zu 3 kPa), und sie versuchen, alle Strukturen an eine Gasleitung anzuschließen, die keinen Gasdruckregler hat. In Gasleitungen mit Mittel- und Hochdruck (0,6 MPa) wird das gasförmige Produkt durch Hydraulic Fracturing Leitungen mit Nieder- und Mitteldruck zugeführt. Im Inneren der hydraulischen Fracking-Einheit befindet sich eine automatisch arbeitende Sicherheitsvorrichtung. Es eliminiert die Wahrscheinlichkeit von Druckabfällen von einem niedrigen Niveau auf mehr als einen akzeptablen Wert.

Durch ähnliche Mitteilungen über die GRU wird der gasförmige Stoff auch an die Räumlichkeiten von Industrieunternehmen und kommunalen Einrichtungen geliefert. Gemäß den geltenden Vorschriften ist der Höchstdruck für Industrie-, Kommunal- und Landwirtschaftsbetriebe sowie für Heizungsanlagen innerhalb von 0,6 MPa und für Haushaltsbetriebe und angrenzende Gebäude innerhalb von 0,3 MPa zulässig. Die Gasversorgung mit einem Druckindex von nicht mehr als 0,3 MPa ist für Installationen zulässig, die sich an den Fassaden eines Wohngebäudes oder eines öffentlichen Gebäudes befinden.

Gasleitungsstrukturen mit mittlerem und hohem Regime sind die Verteilungsnetze der Stadt. Eine Gasleitungsstruktur mit Hochdruckmarkierungen wird ausschließlich in Metropolen verwendet. Der Anschluss von Industrieanlagen an ein Mittel- und Hochdrucknetz ist selbstverständlich auch ohne Einsatz von Reglern möglich, wenn dies technisch und wirtschaftlich vertretbar ist. Stadtsysteme werden nach einer Hierarchie aufgebaut, die wiederum je nach Druck der Gasleitung unterteilt ist.

Die Hierarchie hat mehrere Ebenen:

1. Leitungen mit hohem und mittlerem Druck sind die Basis von städtischen Gaspipelines. Die Reservierung erfolgt mit Hilfe von Klingeln und Duplizieren einzelner Plätze. Ein Sackgassennetz kann es nur in Kleinstädten geben. Die gasförmige Substanz bewegt sich allmählich durch niedrige Druckniveaus, sie wird durch Vibrationen am Regelventil des hydraulischen Brechens erzeugt und befindet sich auf einem konstanten Niveau. Wenn sich in einem Abschnitt mehrere verschiedene Gasverbraucher befinden, dürfen Gasleitungen mit unterschiedlichen Drücken parallel verlegt werden. Aber das Design mit Hoch- und Mitteldruck schafft ein Netzwerk in der Stadt, das hydraulische Nuancen hat.

2. Niederdrucknetz. Es versorgt eine Vielzahl von Verbrauchern mit Gas. Das Netzdesign wird mit gemischten Merkmalen erstellt, während nur die Hauptgasleitungen geschleift werden, in anderen Fällen werden Sackgassen erstellt. Eine Niederdruckgasleitung kann einen Fluss, See oder eine Schlucht sowie eine Eisenbahn oder eine Autobahn nicht trennen. Es kann nicht entlang von Industriegebieten verlegt werden und kann daher nicht Teil eines einzigen hydraulischen Netzes sein. Ein Netzwerkdesign mit geringer Leistung wird als lokale Leitung erstellt, die über mehrere Stromquellen verfügt, über die Gas geliefert wird.

3. Gasbau eines Wohngebäudes oder öffentlichen Gebäudes, einer Industriewerkstatt oder eines Unternehmens. Sie sind nicht reserviert. Der Druck hängt vom Zweck des Netzes und der für die Installation erforderlichen Höhe ab.

Je nach Anzahl der Abschlüsse werden Stadtsysteme unterteilt :

1. Ein zweistufiges Netz besteht aus Nieder- und Mitteldruckleitungen oder Nieder- und Hochdruckleitungen.

2. Die dreistufige Leitung umfasst ein Nieder-, Mittel- und Hochdrucksystem.

3. Das Stufennetz besteht aus Gasleitungsstrukturen aller Ebenen.

Die städtische Gasleitung mit hohem und mittlerem Druck wird als eine einzige Leitung angelegt, die Gas für Unternehmen, Kesselhäuser, Versorgungsunternehmen und das hydraulische Fracking selbst liefert. Es ist viel rentabler, eine einzelne Leitung zu erstellen, im Gegensatz zu einer Trennleitung für Industriegebäude und im Allgemeinen für einen Haushaltsgasabschnitt.

Wählen Sie ein Stadtsystem, das auf solchen Nuancen basiert:

1. Wie groß ist die Stadt?

2. Plan des Stadtgebietes.

3. Gebäude darin.

4. Wie viele Einwohner hat die Stadt?

5. Merkmale aller Unternehmen in der Stadt.

6. Perspektiven für die Entwicklung der Metropole.

Bei der Auswahl des erforderlichen Systems muss berücksichtigt werden, dass es die Anforderungen an Wirtschaftlichkeit, Sicherheit und Zuverlässigkeit im Gebrauch erfüllen muss. Es drückt Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit aus und schlägt vor, die einzelnen Abschnitte für Reparaturarbeiten abzuschalten. Außerdem müssen alle Teile, Geräte und Einbauten im ausgewählten System denselben Teiletyp haben.

Die Gasversorgung der Stadt erfolgt über eine mehrstöckige Leitung durch zwei Hauptleitungen durch die Station, was wiederum die Zuverlässigkeit erhöht. Die Station ist an ein Hochdruckgebiet angeschlossen, das am Rande der Stadtlinien liegt. Von diesem Abschnitt aus wird den Ringen Gas mit hohem oder mittlerem Druck zugeführt. Wenn es nicht möglich und nicht akzeptabel ist, ein Hochdruck-Gasleitungsnetz im Zentrum einer Metropole zu errichten, müssen sie in zwei Teile geteilt werden: ein Mitteldrucknetz im Zentrum und ein Hochdrucknetz am Stadtrand.

Um Teile der Gasleitung mit Hoch- und Mitteldruck abschalten zu können, montieren einzelne Abschnitte mit Niederdruck, Bauwerke in Wohngebäuden, Industriewerkstätten und Räumlichkeiten abschaltbare Geräte oder einfach spezielle Hähne (siehe). Das Ventil muss am Ein- und Ausgang, an den Abzweigungen der Straßengasleitung, an der Kreuzung verschiedener Hindernisse, Eisenbahnanlagen und Straßen installiert werden.

Bei externen Leitungen ist im Brunnen ein Ventil installiert, das die Temperatur- und Spannungswerte anzeigt. Darüber hinaus ergibt sich eine komfortable Montage und Demontage der Absperrelemente des Ventils. Der Brunnen muss in einem Abstand von zwei Metern von Gebäuden oder Zäunen platziert werden. Die Anzahl der Barrieren sollte gerechtfertigt und so gering wie möglich sein. Beim Betreten des Raums wird das Ventil an der Wand installiert, wobei ein gewisser Abstand zu Türen und Fenstern eingehalten werden muss. Wenn sich die Verstärkung über 2 Metern befindet, muss ein Platz mit einer Leiter bereitgestellt werden, um sie bedienen zu können.

In Hütten wird Gas in den meisten Fällen über Netze mit mittlerem Druck, aber nicht mit niedrigem Druck geliefert. Erstens sieht es ein zusätzliches Steuergerät vor, da die Druckanzeigen höher sind. Zweitens erfreuen sich Gaskessel in letzter Zeit zunehmender Beliebtheit, da nur bei mittlerem Druck Gas in der erforderlichen Menge an die Verbraucher geliefert werden kann.

Durch die Vergasung unter Niederdruckbedingungen sinkt die Leistung des Endgerätes. Wenn beispielsweise im Winter ein Druck von etwa 300 als akzeptabel angesehen wird, sinken die Indikatoren für die Verbraucher auf 120, wenn Sie sich vom hydraulischen Brechen entfernen. Vor dem Frost ist der Gasdruck ausreichend. Aber wenn ein strenger Frost kommt und alle mit Gaskesseln heizen und die volle Leistung einschalten, sinkt der Druck auf die Eigentümer des Hauses an der Peripherie erheblich. Und wenn der Druck unter 120 liegt, treten für die Besitzer der Kessel Probleme auf, zum Beispiel geht die Kesselanlage aus oder zeigt an, dass die Gasversorgung gestoppt wurde. Unter Bedingungen der Mitteldruckversorgung bewegt sich Gas in komprimiertem Zustand durch die Pipeline. Außerdem fällt der Druck durch den Regler auf ein niedriges Niveau und der Kessel funktioniert problemlos.

Wie Sie wissen, können viele Substanzen in der Natur in drei Aggregatzuständen vorliegen: Fest-flüssig und gasförmig.

Die Lehre von den Eigenschaften der Materie in verschiedenen Aggregatzuständen basiert auf Vorstellungen über den atomaren und molekularen Aufbau der materiellen Welt. Die molekularkinetische Theorie der Struktur der Materie (MKT) basiert auf drei Hauptbestimmungen:

• alle Stoffe bestehen aus kleinsten Teilchen (Moleküle, Atome, Elementarteilchen), zwischen denen Lücken sind;
• die Partikel befinden sich in kontinuierlicher thermischer Bewegung;
• zwischen den Materieteilchen gibt es Wechselwirkungskräfte (Anziehung und Abstoßung); die Natur dieser Kräfte ist elektromagnetisch.

Das bedeutet, dass der Aggregatzustand einer Substanz von der relativen Position der Moleküle, dem Abstand zwischen ihnen, den Wechselwirkungskräften zwischen ihnen und der Art ihrer Bewegung abhängt.

Die Wechselwirkung von Materieteilchen im Festkörper ist am stärksten ausgeprägt. Der Abstand zwischen Molekülen ist ungefähr gleich ihrer eigenen Größe. Das führt zu einer ausreichend starken Wechselwirkung, die den Teilchen praktisch die Möglichkeit nimmt, sich zu bewegen: Sie oszillieren um eine bestimmte Gleichgewichtslage. Sie behalten ihre Form und ihr Volumen.

Die Eigenschaften von Flüssigkeiten erklären sich auch aus ihrer Struktur. Materieteilchen in Flüssigkeiten interagieren weniger intensiv als in Festkörpern und können daher ihren Ort abrupt ändern - Flüssigkeiten behalten ihre Form nicht - sie sind flüssig. Flüssigkeiten behalten ihr Volumen.

Ein Gas ist eine Ansammlung von Molekülen, die sich zufällig in alle Richtungen unabhängig voneinander bewegen. Gase haben keine eigene Form, sie nehmen das gesamte ihnen zur Verfügung gestellte Volumen ein und lassen sich leicht komprimieren.

Es gibt einen anderen Aggregatzustand - Plasma. Plasma ist ein teilweise oder vollständig ionisiertes Gas, in dem die Dichten positiver und negativer Ladungen nahezu gleich sind. Bei ausreichender Erwärmung verdampft jede Substanz und verwandelt sich in ein Gas. Wenn die Temperatur weiter erhöht wird, nimmt der Prozess der thermischen Ionisation stark zu, d.h. die Gasmoleküle beginnen, sich in ihre Atome zu zersetzen, die dann zu Ionen werden.

Ideales Gasmodell. Zusammenhang zwischen Druck und mittlerer kinetischer Energie.

Um die Muster zu verdeutlichen, die das Verhalten eines Stoffes im gasförmigen Zustand bestimmen, wird ein idealisiertes Modell realer Gase, eines idealen Gases, betrachtet. Dabei handelt es sich um ein Gas, dessen Moleküle als materielle Punkte betrachtet werden, die nicht aus der Ferne miteinander wechselwirken, aber bei Kollisionen miteinander und mit den Gefäßwänden wechselwirken.

Ideales Gas – es ist ein Gas, dessen Wechselwirkung zwischen den Molekülen vernachlässigbar ist. (Ec>>Ep)

Ein ideales Gas ist ein Modell, das von Wissenschaftlern erfunden wurde, um die Gase zu verstehen, die wir in der Natur in der Realität beobachten. Es darf kein Gas beschreiben. Nicht anwendbar, wenn das Gas stark komprimiert ist, wenn das Gas flüssig wird. Reale Gase verhalten sich wie ideale Gase, wenn der durchschnittliche Abstand zwischen Molekülen um ein Vielfaches größer ist als ihre Größe, d.h. bei ausreichend hohem Druck.

Ideale Gaseigenschaften:

1. der Abstand zwischen den Molekülen ist viel größer als die Größe der Moleküle;
2. Gasmoleküle sind sehr klein und elastische Kugeln;
3. die Anziehungskräfte gehen gegen Null;
4. Wechselwirkungen zwischen Gasmolekülen treten nur bei Stößen auf, und Stöße gelten als absolut elastisch;
5. die Moleküle dieses Gases bewegen sich zufällig;
6. die Bewegung von Molekülen nach den Newtonschen Gesetzen.

Der Zustand einer bestimmten Masse eines gasförmigen Stoffes wird durch voneinander abhängige physikalische Größen bezeichnet Zustandsparameter. Diese beinhalten Volumenv, Druckpund TemperaturT.

Gasvolumen bezeichnet v. Volumen Gas stimmt immer mit dem Volumen des Gefäßes überein, das es einnimmt. SI-Einheit des Volumens m 3.

Druck– physikalische Größe gleich dem Verhältnis der KraftFEinwirkung auf ein senkrecht dazu stehendes Flächenelement, auf die FlächeSdieses Element.

p = F/ S Einheit des Drucks in SI paskal[Pa]

Bisher wurden systemfremde Druckeinheiten verwendet:

technische Atmosphäre 1 bei = 9,81-104 Pa;

physikalische Atmosphäre 1 atm = 1,013-105 Pa;

Millimeter Quecksilbersäule 1 mmHg Artikel = 133 Pa;

1 atm = = 760 mmHg Kunst. = 1013 hPa.

Wie entsteht Gasdruck? Jedes Gasmolekül, das auf die Wand des Gefäßes trifft, in dem es sich befindet, wirkt für kurze Zeit mit einer bestimmten Kraft auf die Wand. Infolge zufälliger Stöße auf die Wand ändert sich die Kraft aller Moleküle pro Flächeneinheit der Wand schnell mit der Zeit relativ zu einem bestimmten (durchschnittlichen) Wert.

Gasdruckentsteht durch chaotische Stöße von Molekülen auf die Wände des Gefäßes, in dem sich das Gas befindet.

Mit dem idealen Gasmodell kann man rechnen Gasdruck an der Gefäßwand.

Bei der Wechselwirkung eines Moleküls mit der Gefäßwand entstehen zwischen ihnen Kräfte, die dem dritten Newtonschen Gesetz gehorchen. Als Ergebnis wird die Projektion υ x Geschwindigkeit des Moleküls senkrecht zur Wand ändert ihr Vorzeichen ins Gegenteil, und die Projektion υ j Die Geschwindigkeit parallel zur Wand bleibt unverändert.

Instrumente, die den Druck messen, werden genannt Manometer. Manometer erfassen die zeitlich gemittelte Druckkraft pro Flächeneinheit ihres empfindlichen Elements (Membran) oder eines anderen Druckaufnehmers.

Flüssigkeitsmanometer:

1. offen - zum Messen kleiner Drücke über dem Atmosphärendruck
2. geschlossen - zum Messen kleiner Drücke unterhalb des atmosphärischen Drucks, d.h. kleines Vakuum

Manometer aus Metall- um hohe Drücke zu messen.

Sein Hauptteil ist ein gebogenes Rohr A, dessen offenes Ende mit dem Rohr B verlötet ist, durch das Gas strömt, und das geschlossene Ende mit dem Pfeil verbunden ist. Gas tritt durch den Hahn und Rohr B in Rohr A ein und biegt es ab. Das freie Ende des sich bewegenden Rohrs treibt den Übertragungsmechanismus und den Pfeil an. Die Skala ist in Druckeinheiten unterteilt.

Die Grundgleichung der molekularkinetischen Theorie eines idealen Gases.

Die Grundgleichung des MKT: Der Druck eines idealen Gases ist proportional zum Produkt aus der Masse des Moleküls, der Konzentration der Moleküle und dem mittleren Quadrat der Geschwindigkeit der Moleküle

p= 1/3m 0· n v 2

m 0 ist die Masse eines Gasmoleküls;

n = N/V ist die Anzahl von Molekülen pro Volumeneinheit oder die Konzentration von Molekülen;

v 2 - mittlere quadratische Geschwindigkeit von Molekülen.

Da die durchschnittliche kinetische Energie der Translationsbewegung von Molekülen E \u003d m 0 * v 2 /2 ist und dann die grundlegende MKT-Gleichung mit 2 multipliziert wird, erhalten wir p \u003d 2/3 n (m 0 v 2) / 2 \ u003d 2/3 D n

p = 2/3 E n

Der Gasdruck ist gleich 2/3 der durchschnittlichen kinetischen Energie der Translationsbewegung von Molekülen, die in einer Volumeneinheit Gas enthalten sind.

Da m 0 n = m 0 N/V = m/V = ρ, wobei ρ die Gasdichte ist, haben wir p= 1/3 ρv 2

Vereinigte Gasgesetz.

Makroskopische Größen, die den Zustand eines Gases eindeutig charakterisieren, werden genanntThermodynamische Parameter des Gases.

Die wichtigsten thermodynamischen Parameter eines Gases sind seineVolumenv, Druck p und Temperatur T.

Jede Zustandsänderung eines Gases wird als bezeichnetthermodynamischer Prozess.

Bei jedem thermodynamischen Prozess ändern sich die Gasparameter, die seinen Zustand bestimmen.

Das Verhältnis zwischen den Werten bestimmter Parameter zu Beginn und am Ende des Prozesses wird genanntGasgesetz.

Das Gasgesetz, das die Beziehung zwischen allen drei Gasparametern ausdrückt, wird genanntEinheitliches Gasgesetz.

p = nkt

Verhältnis p = nkt die den Druck eines Gases mit seiner Temperatur und Molekülkonzentration in Beziehung setzt, wurde für das Modell eines idealen Gases erhalten, dessen Moleküle nur bei elastischen Stößen miteinander und mit den Gefäßwänden wechselwirken. Dieses Verhältnis kann in einer anderen Form geschrieben werden, wodurch eine Beziehung zwischen den makroskopischen Parametern des Gases hergestellt wird - dem Volumen v, Druck p, Temperatur T und die Stoffmenge ν. Dazu müssen Sie die Gleichheiten verwenden

wobei n die Konzentration der Moleküle ist, N die Gesamtzahl der Moleküle ist, V das Volumen des Gases ist

Dann bekommen wir beides

Da N bei konstanter Gasmasse unverändert bleibt, ist Nk eine konstante Zahl, das heißt

Bei konstanter Gasmasse ist das Produkt aus Volumen und Druck dividiert durch die absolute Temperatur des Gases für alle Zustände dieser Gasmasse gleich groß.

Die Gleichung, die den Zusammenhang zwischen Druck, Volumen und Temperatur eines Gases aufstellt, wurde Mitte des 19. Jahrhunderts von dem französischen Physiker B. Clapeyron aufgestellt und wird oft genannt Claiperon-Gleichung.

Die Claiperon-Gleichung kann in einer anderen Form geschrieben werden.

p = nkt,

gegeben das

Hier N ist die Anzahl der Moleküle im Gefäß, ν ist die Stoffmenge, N A ist die Avogadro-Konstante, m ist die Masse des Gases im Behälter, M ist die Molmasse des Gases. Als Ergebnis erhalten wir:

Das Produkt der Avogadro-Konstante N A byBoltzmann-Konstantek heißt universelle (molare) Gaskonstante und ist mit dem Buchstaben gekennzeichnet R.

Sein numerischer Wert in SI R= 8,31 J/mol K

Verhältnis

namens Ideale Gaszustandsgleichung.

In dem Formular, das wir erhalten haben, wurde es zuerst von D. I. Mendeleev aufgezeichnet. Daher wird die Zustandsgleichung des Gases genannt die Clapeyron-Mendeleev-Gleichung.`

Für ein Mol eines beliebigen Gases nimmt dieses Verhältnis die Form an: pV=RT

Lassen Sie uns installieren physikalische Bedeutung der molaren Gaskonstante. Angenommen, in einem bestimmten Zylinder unter dem Kolben befindet sich bei einer Temperatur E 1 Mol Gas, dessen Volumen V ist. Wenn das Gas isobar (bei konstantem Druck) um 1 K erwärmt wird, steigt der Kolben auf eine Höhe Δh , und das Gasvolumen nimmt um ΔV zu.

Lassen Sie uns die Gleichung schreiben pV=RT für erhitztes Gas: p (V + ΔV) = R (T + 1)

und von dieser Gleichung die Gleichung pV = RT subtrahieren, die dem Zustand des Gases vor dem Erhitzen entspricht. Wir erhalten pΔV = R

ΔV = SΔh, wobei S die Grundfläche des Zylinders ist. Ersetzen Sie in der resultierenden Gleichung:

pS = F ist die Druckkraft.

Wir erhalten FΔh = R, und das Produkt aus der Kraft und der Verschiebung des Kolbens FΔh = A ist die Verschiebungsarbeit des Kolbens, die diese Kraft gegen äußere Kräfte während der Expansion des Gases verrichtet.

Auf diese Weise, R = EIN.

Die universelle (molare) Gaskonstante ist numerisch gleich der Arbeit, die 1 Mol Gas leistet, wenn es isobar um 1 K erwärmt wird.