Об’єднаний газовий закон

Характерною особливістю газоподібного стану є те, що практично відсутні сили взаємного притягання між молекулами речовини, і вони не здатні утримуватися одна біля одної. Тому гази можуть необмежено розширюватися, займаючи весь наданий їм об'єм.

Ідеальний газ - це такий гіпотетичний газ, молекули якого не взаємодіють одна з одною і займають нульовий об’єм. Співвідношення між тиском, об'ємом і температурою газів встановлюють закони ідеальних газів: об'єднаний газовий закон, закони для ізобарного, ізохорного та ізотермічного процесів. Реальні гази зазвичай підкоряються законам ідеальних газів під тиском, що нижче або несуттєво перевищує атмосферний, і при температурі, близької до температури навколишнього середовища або більш високій.

Тому закони ідеальних газів знаходять широке застосування у природокористуванні, зокрема при розрахунках кількості, складу газів, що виділяються при горінні, і у інших технологічних процесах, які супроводжуються їх утворенням.

Об'єднаний газовий закон, або рівняння стану ідеального газу (рівняння Менделеєва-Клапейрона), що встановлює співвідношення між трьома основними термодинамічними параметрами газу: тиском, об'ємом і абсолютною температурою (при довільній кількості молей речовини) виражається у наступному вигляді

де p - тиск газу, Па; V - об’єм газу, м³; n - кількість речовини, моль; T - абсолютна температура, К; R - коефіцієнт пропорційності, або універсальна газова постійна, 8,413 Дж/(мольК).

Випадком рівняння стану ідеального газу є закони, що описують його поведінку в умовах, коли один з термодинамічних параметрів залишається постійним, тобто має місце ізопроцес (ізос - рівний, однаковий). Розрізняють:

1.

2. Ізобарний процес підкоряється закону французького фізика Гей-Люссака - для даної маси газу при постійному тиску (р = const) об'єм газу прямопропорційний його абсолютній температурі

3. Ізотермічний процес у газі вперше був вивчений англійським вченим Р. Бойлем і дещо пізніше, незалежно від нього, французьким ученим Е. Маріотто. Відкритий ними закон Бойля-Маріотта формулюється - добуток тиску даної маси газу на його об'єм постійний, якщо температура газу не змінюється (Т = const)

Відхилення поведінки реальних газів від законів ідеальних газів пояснюється тим, що при високих тисках молекули реального газу зближуються настільки, що між ними виникають помітні сили тяжіння. Істотний вплив починає чинити і власний об'єм молекул. Зазначене відноситься і до реальних газів при низьких температурах.

Для описання поведінки реальних газів було розроблено та запропоновано декілька рівнянь, що більш точно описують їх стан, ніж закони ідеальних газів. Одним з найбільш відомих є рівняння Ван-дер-Ваальса. У його основі лежить рівняння стану ідеальних газів, що містить поправки на власний об'єм молекул (b) і на їх взаємне тяжіння (a/V). Для одного моля речовини це рівняння записують наступним чином

Величини а, b приймають постійними. Значення їх для різних газів наводяться у довідниках.

1.1.4