3. Газові закони. Суміш газів.

3.1. Закон Бойля - Маріота. Якщо зміна стану газ відбувається при сталій температурі, то питомі об'єми обернено-пропорційні тискам, при Т= const

υ ₁/ υ ₂=P₂/P₁ або P₁ υ₁ = P₂ υ ₂ ; тобто P υ = const ( загальна формула)

3.2. 3акон Гей - Люсака. Якщо зміна стану газу відбудеться при сталому тиску, то питомі об'єми прямо пропорційні абсолютним температурам, при Р= const

υ ₁/ υ ₂ =Ti/T₂ або υ ₁/T₁= υ ₂ /T₂ ; тобто υ /T-const ( загальна формула)

З.З. Закон Шарля. Якщо зміна стану газу відбувається при сталому об'ємі, то тиски газів прямо пропорційні абсолютним температурам, при V= const

Р₁/Р₂=Т₁/Т₂ або Р₁/Т₁=Р₂/Т₂ тобто Р/Т= const ( загальна формула)

Характеристичне рівняння встановлює залежність між основними параметрами стану газу Ρ; V; Τ в випадку коли кожен не є сталим. P υ /T- const ; або P υ /T=R ((Н/м² м³/кг)/К) = Дж/Кг К ;

R - стала величина, тоді

P υ =RТ - це рівняння для одного кілограму газу, а для m кілограмів газу, так як υ =V/M;

PV=mRT - Рівняння Клапейрона для любої кількості газу.

3.4. Закон Авогадро. В ідеальних газах при однакових тисках і температурах в однакових об'ємах міститься однакова кількість молекул, при Ρ; V; T – const. Добуток молекул маси та питомий об'єм μυ = const ( загальна формула закона авогадро). Величина μυ - являє собою об'єм одного кіломоля.

Кіломолем (1 КМоль) називається кількість речовини, маса якої в (кг) дорівнює її молекулярній масі. Об'єм 1 КМоля при нормальних умовах газу: Р_н = 101,3 кПА ; Т_н = 273 К; дорівнює 22,4 м³/КМоль

μυ _н =22,4 м³/КМоль; звичайно υ_н = 22,4/μ (м³/кг); ρ_н = μ/22,4(кг/м³)

Рівняння стану для 1 КМоля газу звуть Рівнянням Клапейрона - Менделєєва ΡV_μ = 8314 Τ, або ΡV=8314m/μΤ; де

V_μ- об'єм одного кіло моля; V_μ = М/ V ;

m - маса газу;

Μ - кількість кіло молів газу; μ - маса одного кіломоля; V - повний об'єм газу.

Фізична суть: універсальної сталої і газової сталої, або 8314 - стала Менделєєва

Універсальна газова стала - це робота одного кіломоля газу при нагріві його на один кельвін в умовах сталого тиску.

R=8314/μ (Дж/кг К)

Газова стала - це робота одного кілограма газу при нагріві його на один кельвін в умовах постійного тиску.

3.5. Газова суміш - це механічна суміш кількох газів які між собою хімічно не взаємодіють. Гази що утворюють суміш, називаються компонентами. Тиск який утворюють компоненти суміші називають порціальним. Газові суміші підпорядковуються тим самим законам, що і одинарні гази.

За законом Дальтона при сталій температурі і відсутності хімічної реакції тиск газової суміші (Р_сум) дорівнює сумі порціальних тисків компонентів які утворюють суміші. Р_сум=Р₁+Р₂+Р₃+...+Р_n

Для об’ємів V_сум=V₁+V₂+V_з+ … +V_n; об'єм суміші дорівнює сумі об'ємів компонентів.

Для мас: Μс_ум=М₁+М₂+Μ₃+...+Μ_n; маса суміші дорівнює сумі мас компонентів.

Масовою часткою називається відношення маси компонента до маси всієї суміші. Якщо масову частку позначити (g), то: g₁=M₁/M_сум; g₂=M₂/M_сум; g3=M₃/M_сум.

g_l + g₂ + g₃ + … +g_n = 1

Об’ємною часткою називається відношення об’єму компонента до об’єму всієї суміші

r₁=V₁/Vсум; r₂=V₂/V_сум; r₃=V₃/V_сум.

r₁ + r₂ + r₃+ ... +r_n = 1

4. Питомою теплоємністю називається кількість теплоти, яку треба підвести до одиниці кількості речовини (або відвести від неї) щоб підвищити (або знизити) її температуру на один Кельвін. Залежно від вибраної одиниці вимірювання кількості речовини розрізняють: масову, об'ємну і мольну теплоємність.

Теплоємність 1кг маси газу називають масою теплоємністю - С (Дж/кг К)

Теплоємність 1м³ газу за нормальних умов називається об'ємною теплоємністю – С¹ - (Дж/м³ К)

Теплоємність 1 КМоль називають мольною теплоємністю μС (Дж/КМоль К)

Взаємозв'язок параметрів С=μС/μ; С'=С ρ; або С'=μС/22,4=μС/ V_μ;

де ρ - густина газу; V_μ - об'єм одного кіло моля газу.

Теплоємність при сталих об'ємах і тисках позначається- (С_р_ і C_v )

С_р − C_v = R - Рівняння Майєра,

помножимо на молекулярну масу μ , отримаємо μС_р − μC_v = μR

μС_Р - μC_v = 8314, різниця між молярними теплоємністями при сталому тиску і об'ємі для всіх ідеальних газів однакова і дорівнює 8314 (Дж /КМоль К)

Відношення С_р / C_v =К - є показником адіабати.