Рівняння стану ідеального газу. Рівняння Клайперона. Молярна газова стала R. Фізичний зміст.

Рівн́яння стáну ідеáльного гáзу — формула, що встановлює залежність між тиском, молярним об'ємом і абсолютною температурою класичного ідеального газу. Рівняння має вигляд:

, де:

p — тиск,

V_μ — молярний об'єм,

T — абсолютна температура,

R — універсальна газова стала.

Оскільки , де ν — кількість речовини, то рівняння можна записати у вигляді:

Останнє рівняння називають об'єднаним газовим законом. З нього випливають закони Бойля—Маріотта, Шарля і Гей—Люссака:

— закон Гей-Люссака

— закон Шарля (другий закон Гей-Люссака)

— закон Бойля-Маріотта

Закон Бойля—Маріотта названий на честь ірландського фізика, хіміка і філософа Роберта Бойля (1627—1691), що відкрив його в 1662, а також на честь французького фізика Едма Маріотта (1620—1684), який відкрив цей закон незалежно від Бойля в 1676 році. Якщо записати , де m — маса, μ — молярна маса, рівняння стану виглядатиме так:

Ця форма запису носить назву рівняння (закона) Клапейрона—Менделєєва.

Газова стала (рос. газовая постоянная, англ. gas constant, нім. Gaskonstante) - R — фізична стала у рівнянні стану ідеального газу:

Універсальна газова стала

Універсальна газова R стала визначається співвідношенням

= 8,314472 Дж/(моль•К),

де N_A - число Авогадро, k_B - стала Больцмана.

 

Таким чином можна сформулювати фізичний зміст універсальної газової сталої: універсальнагазова стала R чисельно дорівнює роботі ізобарного розширення одного моля ідеального газу під час нагрівання його на 1 К.

Закон Бойля-Маріотта. Коефіцієнт стисливості.

Зако́н Бо́йля — Маріо́тта — закон ідеальних газів, згідно з яким добуток тиску на об'єм незмінної маси такого газу при сталій температурі є величина стала:

.

де p — давление газа; V — объём газа

У певних межах справедливий для розріджених реальних газів, тобто для природних і нафтових вуглеводневих газів за нормальних (чи стандартних) умов. Тоді його записують так: p₀ V₀ = pV, де індекс нуль означає ці умови.

Закон відкрив у 1682 році Роберт Бойль. Едм Маріотт опублікував його в 1676 році.

У термодинімічній діаграмі p — V ізотермічний процес зображаєтсья кривою, що називаєься ізотермою.

Коефіцієнт стисливості (надстисливості) газу (рос. коэффициент сжимаемости (сверхсжимаемости) газа; англ. gas compression factor; нім. Realgasfaktor m) — відношення об’ємів реального пластового і ідеального газів при однакових умовах, тобто при одних і тих же самих тиску і температурі. Коефіцієнт стисливості газу вводиться в рівняння Клапейрона-Менделєєва, характеризує ступінь відхилення реальних газів від ідеального стану і є відношенням об’єму реального газу до об’єму, який займала б така ж кількість молів ідеального газу за тих же тиску і температури.

Синоніми - коефіцієнт пружності газу, коефіцієнт об’ємної пружності газу, коефіцієнт пружного розширення газу, коефіцієнт надстисливості газу.

Для однокомпонентного газу з молярною масою , при тиску , температурі , i густині коефіцієнт стисливості газу визначається за формулою:

де — універсальна газова стала.

Закон Гей-Люссака. Коефіцієнт об’ємного розширення газу.

Зако́н Гей-Люсса́ка — назва двох законів, що описують властивості газів.

1) Закон теплового розширення газів: при сталому тискові залежність об'єму V_t даної маси газу від температури описується формулою:

V_t/T = const

або

V_t=V₀(1+ αt),

де V₀ — об'єм газу при даному тискові і при температурі 273,15 К; t — температура (емпірична) за шкалою Цельсія; Т — термодинамічна температура; α — коефіцієнт об'ємного розширення газу (для інертних газів, водню і кисню а дорівнює коефіцієнту об'ємного розширення ідеального газу α = 1/(273.15 К)).

2) Закон об'ємних відношень, за яким при постійних температурі і тиску об'єми газів, які вступають у реакцію, відносяться між собою і до об'ємів газоподібних продуктів реакції, як невеликіпрості числа. Наприклад, при взаємодії одного об'єму водню з одним об'ємом хлору утворюється два об'єми хлористого водню.

Закон носить ім'я французького вченого Жозефа-Луї Гей-Люссака.

Коефіцієнт об’ємного розширення газу ------???????