Поняття ідеального газу та його закони

 

Ідеальний – це газ, в якому нехтують власним об’ємом молекул і силами взаємодії між ними.

Стан газу характеризується такими величинами: m – маса, P – тиск, V – об’єм, T – абсолютна температура. Закони ідеального газу встановлюють зв’язок між цими параметрами.

Ізотермічний закон (закон Бойля-Маріотта) m = const, T = const: при незмінній масі і температурі добуток тиску на об’єм залишається незмінним

. (6.1)

Графіки цього закону зображені на рис.6.2 в різних координатах.

 

Ізобарний закон (закон Гей-Люсака) m = const, P = const: при незмінній масі і тискові об’єм газу прямо пропорційний температурі

. (6.2)

Тут V_o – об’єм газу при температурі 0^оС, - температурний коефіцієнт об’ємного розширення. Він показує відносну зміну об’єму при зміні температури на 1⁰. Вимірюється в 1/град, і для всіх ідеальних газів величина однакова і дорівнює 1/273 (1/град). Тому (6.2) набуває виду

,

де Т=273+t^o – температура по абсолютній шкалі (шкала Кельвіна). Графіки цього закону зображені на рис.6.3.

 

 

 

Ізохорний процес (закон Шарля) m = const, V = const: при незмінній масі і об’ємові тиск газу прямо пропорційний температурі

. (6.3)

Тут Р_o – об’єм газу при температурі 0^оС, - температурний коефіцієнт тиску. Він показує відносну зміну тиску при зміні температури на 1⁰. Вимірюється в 1/град, і для всіх ідеальних газів величина однакова і дорівнює 1/273 (1/град). Тому (6.3) набуває виду

. (6.4)

Графіки цього закону зображені на рис.6.4.

 

Зв’язок між усіма чотирма параметрами дає рівняння стану ідеального газу – рівняння Клапейрона-Менделєєва:

. (6.5)

Тут μ – молярна маса газу, R = 8,31 Дж/(моль∙К) – газова стала.