7. Рівняння стану ідеального газу. Рівняння Менделєєва-Клапейрона.

З основного рівняння МКТ газів можна дістати всі співвідношення, що пов’язують між собою величини, які визначають стан газу: його тиск p, температуру T і об’єм V, який займає певна маса газу. Рівняння, яке пов’язує ці три величини (p, V, T), називають рівнянням стану газу.

Виведемо це рівняння: у формулу підставимо і . Дістанемо . Оскільки загальна кількість молекул рівна , тоді .

Очевидно, що добуток є сталою величиною, що називається універсальною газовою сталою і позначається літерою .

Замінивши в попередньому рівнянні добуток на , отримаємо:

– рівняння стану ідеального газу.

Його можна записати і так , де – густина газу.

8. Ізопроцеси. Газові закони.

Якщо в газі відбуваються якісь процеси, то звичайно змінюються всі три його параметри: .

Процеси, що відбуваються при незмінному значенні одного із параметрів, називаються ізопроцесами.

Ізотермічний процес (або закон Бойля-Маріотта): Т = const, .

Назва походить від грецького «термос» - теплий. Але закон не справджується, коли тиск вищий 200 кПа.

Процес зміни стану термодинамічної системи при сталому значенні температури, називається ізотермічним.

Ізобаричний процес ( або закон Гей-Люссака): p = const, .

Походить від «барос» - вага.

Процес зміни стану термодинамічної системи при сталому значенні тиску, називається ізобаричним.

Ізохоричний процес ( або закон Шарля): V = const, .

Походить від «хорема» - місткість.

Процес зміни стану термодинамічної системи при сталому об’ємі, називається ізохоричним.

9. Властивості газів (самостійна робота).

Газ — один із агрегатних станів речовини, для якого характерні великі відстані між його частинками, мала міжмолекулярна взаємодія між ними, невпорядкованість, а середня кінетична енергія руху молекул набагато більша за енергію взаємодії між ними.

Характеристичною властивістю газу є те, що він рівномірно заповнює увесь доступний йому просторі, не утворюючи вільної поверхні. Характерним прикладом газу є повітря. Гази завжди змішуються.

Газами називають також хімічні речовини, які перебувають в газоподібному стані за нормальних умовах. В цьому сенсі повітря складається з кількох газів — азоту, кисню, діоксиду вуглецю, аргону та інших.

Газ — ізотропна речовина, тобто його властивості не залежать від напрямку. Основними характеристиками газу є його густина і тиск. За відсутності сил тяжіння тиск у всіх точках газу однаковий. В полі сил тяжіння густина й тиск не однакові в кожній точці, зменшуючись із висотою. Відповідно в полі сил тяжіння неоднорідною стає суміш газів. Важчі гази мають тенденцію осідати нижче, а легші — підніматися вгору. В полі тяжіння на будь-яке тіло в газі діє Архімедова сила, яку використовують повітряні кулі, заповнені легкими газами або гарячим повітрям.

Газ має високу стисливість — при збільшенні тиску зростає його густина. При зростанні температури розширюються. При стискуванні газ може перейти в рідину, але конденсація відбувається лише при температурі, нижчій за критичну. Критична температура є характеристикою конкретного газу й залежить від сил взаємодії між його молекулами. Так, наприклад, газ гелій можна зрідити тільки за температури, нижчій від 4,2 К.

Існують гази, які при охолодженні переходять у тверде тіло, оминаючи рідку фазу. Перетворення рідини в газ називається випаровуванням, а безпосереднє перетворення твердого тіла в газ — сублімацією.