Poissonova konstanta

Tento článek je o termodynamice. O mechanice pojednává článek Poissonova konstanta (mechanika).

Poissonova konstanta je poměr tepelných kapacit plynu při stálém tlaku a stálém objemu (celkových, měrných nebo molárních tepelných kapacit).

  • je Poissonova konstanta
  • je tepelná kapacita při stálém tlaku (celková nebo molární)
  • je tepelná kapacita při stálém objemu (celková nebo molární)
  • a jsou příslušné měrné tepelné kapacity.


Protože je vždy větší než , je Poissonova konstanta vždy větší než 1.

Poissonova konstanta umožňuje popsat adiabatický děj:

,

kde je tlak plynu, je objem plynu a je Poissonova konstanta.

Pro ideální plyn lze konstantu odvodit z tvaru molekuly, který udává počet stupňů volnosti soustavy. Reálné plyny mají hodnotu této "konstanty" mírně odlišnou a navíc závislou na teplotě.

ZnačeníEditovat

Poissonova konstanta je obvykle značena řeckým písmenem γ pro ideální plyny nebo řeckým písmenem κ pro reálné plyny. V technické praxi se používá též písmeno k latinské abecedy.

VýpočetEditovat

Podle definice platí  , V této rovnici   je molární tepelná kapacita při stálém tlaku,   je molární tepelná kapacita při stálém objemu,   je měrná tepelná kapacita při stálém tlaku a   je měrná tepelná kapacita při stálém objemu.

VlastnostiEditovat

Poněvadž je  , platí vždy  .

Hodnoty pro ideální plynyEditovat

Pro klasické ideální plyny lze Poissonovu konstantu určit z počtu stupňů volnosti dané molekuly podle vzorce:

 

kde f je počet stupňů volnosti dané molekuly.

  • Pro jednoatomové plyny (f=3) je  
  • pro dvouatomové plyny (f=5) je  
  • pro víceatomové plyny s pevnou molekulou (f=6) je  
  • pro víceatomové plyny se semirigidní molekulou (f=7)  

Hodnoty pro reálné plynyEditovat

Vzduch, který je z drtivé většiny složen z dvouatomových molekul kyslíku a dusíku, lze počítat přibližně jako dvouatomový plyn. Pro reálné dvou- a víceatomové plyny obvykle tato konstanta klesá s teplotou.

Poissonovy konstanty pro některé plyny za běžného tlaku[1]
Teplota Plyn κ Teplota Plyn κ Teplota Plyn κ
−200 °C H2[2] 1,65 0 °C Suchý
vzduch
1,40 −180 °C N2 1,43
−73 °C 1,44 400 °C 1,37 20 °C 1,40
20 °C 1,41 1000 °C 1,32 500 °C 1,36
1000 °C 1,36 2000 °C 1,30 1000 °C 1,32
2000 °C 1,31 −55 °C CO2 1,35 2000 °C 1,30
−250 °C

1500 °C
He 1,67 20 °C 1,29 −73 °C CH4 1,34
400 °C 1,24 20 °C 1,31
1000 °C 1,18 350 °C 1,18
100 °C H2O 1,33 2000 °C 1,16 1000 °C 1,11
200 °C 1,32 20 °C CO 1,40 20 °C NH3 1,29
500 °C 1,28 1000°C 1,32 450 °C 1,20
1000 °C 1,23 2000 °C 1,29 0 °C až
500 °C
Ne, Ar
Xe, Kr
1,67
2000 °C 1,19 −180 °C O2 1,44
20 °C NO 1,37 20 °C 1,40 20 °C SO2 1,28
2000 °C 1,29 400 °C 1,34 250 °C 1,22
20 °C N2O 1,32 1000 °C 1,31 15 °C C2H6 1,20
20 °C NO2 1,28 2000 °C 1,28 15 °C C3H8 1,13

Související článkyEditovat

ReferenceEditovat