Отношение давления данной массы газа к его температуре постоянно, если объем газа не изменяется.

Это закон Шарля, который подтверждается на опыте.

Рис. 1.4. Изохора

Итак, в общем случае, для данной массы газа произведение давления на объем, деленное на абсолютную температуру, есть величина постоянная, не зависящая от состояния, в котором находится газ. Это формулировка, которой соответствует уравнение Клапейрона (объединенный газовый закон):

(1.18)

Для перехода к уравнению, связывающему все четыре переменных параметра, нужно все состояния газа (произвольные состояния с параметрами р, V, Т и ν) сравнивать с некоторым стандартным состоянием, называемым нормальными условиями. Эти условия уже упоминались: Т 0 = 273 К, р 0 = 1013 ⋅ 102 Па. Из закона Авогадро при таких параметрах газа следует, что ν0 = 1 моль. Можно записать:

V 0 = ν VM, (1.19)

где VM = 22,4 ⋅ 10–3 м3/моль. Тогда в (1.18) найдем:

(1.20)

Постоянная R = 8,31 Дж/(моль ⋅ К) не зависит от параметров газа и поэтому называется универсальной газовой постоянной или просто газовой постоянной. Отметим, что в химии и технологии часто «газовой постоянной» называют отношение R / M. В физике это не принято.

Уравнение состояния идеального газа (или просто уравнение идеального газа, или уравнение состояния газа) удобно (и привычно) записывать в виде:

(1.21)

Это уравнение впервые сформулировали? петербургские ученые Б. П. Э. Клапейрон и Д. И. Менделеев, и его в России называют уравнением Менделеева – Клапейрона (или Клапейрона–Менделеева).

При рассмотрении смесей необходимо использовать еще и закон Дальтона.

Отметим, что уравнение состояния идеального газа, которое часто называют просто уравнением состояния, позволяет вычислить (определить!) четвертый параметр, когда заданы любые три из р, V, Т, ν, поэтому оно гораздо удобнее в практической работе, чем те экспериментальные законы, на основе которых оно получено.