Основные газовые законы

Состояние газа характеризуется его температурой, давлением и объёмом, взаимосвязь между которыми выражается соответствующими газовыми законами.

Закон Бойля-Мариотта:При постоянной температуре ( ) для данной массы газа произведение давления газа на его объём есть величина постоянная:

.

Закон Гей-Люссака:При постоянном давлении ( ) объём газа данной массы прямо пропорционален его абсолютной температуре:

Закон Шарля:При постоянном объёме давление газа данной массы прямо пропорционально его абсолютной температуре:

Взаимосвязь всех трёх параметров ( ) для данной массы газа выражает объединённый газовый закон (уравнение Клапейрона):

или

Если уравнение Клапейрона записать для стандартных условий5, т.е.

,

то можно видеть, что для одного моля газа произведение давления на объём, делённое на абсолютную температуру, есть величина постоянная. Она называется газовой постоянной . Её численное значение зависит от того, в каких единицах выражают давление и объём. В соответствии с международной системой физических величин объём выражается в , а давление – в паскалях, то

.

Произведение объёма газа на давление имеет размерность энергии: . Отсюда

.

Применительно к некоторому числу молей газа и произвольным условиям уравнение принимает вид:

.

Так как число молей газа n можно представить как частное от деления массы газа на мольную массу :

то уравнение перепишется в виде:

.

Это уравнение вывел Д.И. Менделеев в , и теперь его называют уравнением Клапейрона–Менделеева.

Закон Авогадро:В равных объёмах любых газов, взятых при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул.

Из закона Авогадро вытекает два следствия:

1. Одинаковое число молекул любых газов при одинаковых условиях занимают одинаковый объём.