ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные газовые законы из "Учебник физической химии" В физической химии наряду с аналитическими методами расчета широко используются также и графические. На диаграмме, выражающей зависимость р от v, рассматриваемое соотношение представляется равносторонними гиперболами. На рис. 1 представлено семейство таких гипербол, относящихся к одному и тому же количеству газа при различных температурах. Эти кривые можно назвать изотермами идеального газа. [c.24] Ломоносовым был предложен в 1745 г. также и вывод закона Бойля-Мариотта. [c.25] По современным данным более точной является величина /273,16, но в большинстве практических расчетов можно ограничиться приближенным значением коэффициента V273. [c.25] Уравнение (4) означает, что при постоянном давлении объемы данного количества газа прямо пропорциональны абсолютным температурам. [c.25] В графической форме уравнение (4) представляется прямыми, показанными на рис. 2. Эти прямые могут быть названы изобарами идеального газа, так как каждая из них относится к постоянному давлению (барос означает давление). [c.26] Уравнение (5) означает, что при постоянном объеме давления данного количества газа при разных температурах прямо пропорциональны абсолютным температурам. [c.26] Соотношение, связывающее все эти три величины — давление, объем и температуру (р, v и Т), — называется уравнением состояния. Для идеального газа такое уравнение может быть выведено путем объединения рассмотренных нами двух законов с учетом того, что в условиях одинаковой температуры и одинакового давления любые газы, взятые в одинаковом количестве молей (граммоле-кул ), занимают одинаковые объемы, что является одним из выражений закона Авогадро. [c.26] Рассмотрим некоторое (произвольное) количество газа, которое при температуре Т и давлении р занимает объем U (рис. 3, точка Л). [c.26] Так как и начальные и конечные условия были взяты совершенно произвольно, то выведенное соотношение верно для любого случая, т. е. [c.27] Постоянная г зависит от количества газа и прямо пропорциональна ему. [c.27] Менделеева-Клапейрона . Эти уравнения имеют большое значение для физической химии и термодинамики и широко применяются при различных расчетах. По выводу видно, что величина / является постоянным коэффициентом, не зависяш.им (в пределах применимости законов идеального газа) ни от видд газа, ни от температуры и давления. Величина называется универсальной газовой постоянной. [c.28] Зная объем одного моля газа, его давление и температуру, нетрудно вычислить / . Числовое значение R зависит от того, в каких единицах выражены объем и давление. Объем выражают обычно в литрах, в миллилитрах или в кубических метрах. Давление — в атмосферах, в килограммах на 1 или на I см , в динах на 1 см или в миллиметрах ртутного столба. Допустим, что газ находится под давлением 1 атм, при температуре 0°С (273,16° по абсолютной шкале). Объем, занимаемый при этих условиях одним молем газа, равен 22,414 л. [c.28] В практических расчетах необходимо учитывать, в каких единицах даны давление и объем, чтобы применить соответствующее значение газовой постоянной к. [c.29] Из приведенных значений величины Н ясно, что она имеет размерность энергии или работы, деленной на градусы температуры, и относится к одному молю. [c.29] Чтобы выяснить физический смысл газовой постоянной Я, нужно получить выражение для работы, совершаемой газом при его расширении. [c.29] Пусть газ находится в цилиндре с поршнем, площадь которого равна 5 (рис. 4). Допустим, что при движении поршень скользит, не испытывая трения. Давление газа (т. е. сила, действующая на единицу площади поршня) равно р, а сила давления, действующая на весь поршень, равна р8. Эта сила уравновешивается гирей весом Р, поставленной на поршень. [c.29] Если газ находится под постоянным давлением, то с повышением температуры увеличивается его объем. Следовательно, в данном случае в уравнении состояния будут изменяться только значения температуры и объема, а давление, по условию, будет постоянным. [c.30] Следовательно, газовая постоянная R равна работе расширения, производимой одни.ч молем газа при нагревании его на 1° при постоянном давлении. [c.30] Теперь становится вполне понятным, почему при вычислении значения газовой постоянной R получились величины, имеющие размерность работы или энергии, деленной на градусы. [c.30] Вернуться к основной статье