Законы идеальных газов

Идеальным газом является газ, подчиняющийся уравнению Клапейрона при любых плотностях и давлениях.

1. Закон Бойля — Мариотта (1622 г.). Если температура газа постоянна, то давление газа и его удельный объем связаны зависимостью:

P₁u₁=P₂u₂=idem, или u₂/u₁=P₁/P₂. (3.25)

2. Закон Гей — Люссака (1802 г.). При постоянном давлении объем газа при нагревании изменяется прямо пропорционально повышению температуры:

u=u₀(1+at), (3.26)

где u — удельный объем газа при температуре t°C,

u₀ — удельный объем газа при температуре t=0°С,

a — температурный коэффициент объемного расширения идеальных газов при t=0°C одинаковый для различных газов и сохраняющий одно и то же значение: a=1/273, 16=0, 00366 1/°С.

3. Закон (уравнение) Клапейрона (1834 г.). Сопоставление законов Бойля — Мариотта и Гей — Люссака приводит к уравнению состояния идеальных газов:

u=u₀(1+at)=const/P=a× const/P(1/a+t);

1/a+t=T; a× const=R; T=273, 16+t°C;

Pu=RT; PV=GRT=MRT, (3.27)

где R — газовая постоянная идеального газа. Представляет собой удельную работу газа в изобарном процессе (P — idem) при изменении температуры газа на 1°С.

4. Закон Авогадро (1811 г.). Объем киломоля идеального газа () не зависит от его природы и вполне определяется параметрами физического состояния газа (P, t):

ƒ (P, t).

Объем 1 кмоля идеального газа в нормальных физических условиях (температура 0°С, давление 101, 325 кПа)

Уравнение Клапейрона для одного кмоля идеального газа имеет вид

,

тогда mR не зависит от природы газа и в силу этого называется универсальной газовой постоянной:

. (3.28)

Удельные газовые постоянные газов R определяются по значению их молярной массы:

(3.29)

Таким образом, уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона) может быть записано в следующих видах:

для 1 кг газа Pu=RT,

для G кг газа PV=GRT,

для 1 кмоля газа (уравнение Клапейрона — Менделеева)

для кмолей газа (3.30)