Уравнение состояния идеального газа (иногда уравнение Клапейрона или уравнение Клапейрона — Менделеева) — формула, устанавливающая зависимость между давлением, молярным объёмом и абсолютной температурой идеального газа. Уравнение имеет вид:

pVm = RT,

где

  • p — давление,
  • Vm — молярный объём,
  • R — универсальная газовая постоянная
  • T — абсолютная температура,К

Так как Vm = V / ν, где ν — количество вещества, а ν = m / M, где m — масса, M — молярная масса, уравнение состояния можно записать:

pV = (m / M)*RT

Эта форма записи носит имя уравнения (закона) Менделеева — Клапейрона.

В случае постоянной массы газа уравнение можно записать в виде:

pV / T = ν R,

pV / T =const

Последнее уравнение называют объединённым газовым законом. Из него получаются законы Бойля — Мариотта, Шарля и Гей-Люссака:

T=const

изотерма

PV=const

закон Бойля-Мариотта

p=const

изобара

V/T=const

закон Гей-Люсака

V=const

изохора

p/T=const

закон Шарля

Закон Бойля — Мариотта назван в честь ирландского физика, химика и философа Роберта Бойля (1627—1691), открывшего его в 1662 г., а также в честь французского физика Эдма Мариотта (1620—1684), который открыл этот закон независимо от Бойля в 1677 году.

В некоторых случаях (в газовой динамике) уравнение состояния идеального газа удобно записывать в форме

p = (γ - 1)ρε

где γ — показатель адиабаты, ε — внутренняя энергия единицы массы вещества.

Эмиль Амага обнаружил, что при высоких давлениях поведение газов отклоняется от закона Бойля — Мариотта. И это обстоятельство может быть прояснено на основании молекулярных представлений.

С одной стороны, в сильно сжатых газах размеры самих молекул являются сравнимыми с расстояниями между молекулами. Таким образом, свободное пространство, в котором движутся молекулы, меньше, чем полный объём газа. Это обстоятельство увеличивает число ударов молекул в стенку, так как благодаря ему сокращается расстояние, которое должна пролететь молекула, чтобы достигнуть стенки.

С другой стороны, в сильно сжатом и, следовательно, более плотном газе молекулы заметно притягиваются к другим молекулам гораздо большую часть времени, чем молекулы в разреженном газе. Это, наоборот, уменьшает число ударов молекул в стенку, так как при наличии притяжения к другим молекулам молекулы газа движутся по направлению к стенке с меньшей скоростью, чем при отсутствии притяжения. При не слишком больших давлениях более существенным является второе обстоятельство, и произведение P*V немного уменьшается. При очень высоких давлениях большую роль играет первое обстоятельство и произведение P*V увеличивается.

 

Обратная связь

Имя отправителя *:
E-mail отправителя *:
Тема письма:
Текст сообщения *:
Код безопасности *:

Бесплатный хостинг uCoz