1 Основные физические свойства жидкости и газов

Плотность Плотностью  (кг/м³) называется масса единицы объема жидкости: , где m - масса жидкого тела, кг; W - объем, м³.     Плотность жидкостей уменьшается с увеличением температуры. Исключение представляет вода в диапазоне температур от 0 до 4⁰С, когда ее плотность увеличивается, достигая наибольшего значения при температуре 4⁰С  = 1000 кг/м³.

Удельный вес Удельным весом  (Н/м³) жидкости называется вес единицы объема этой жидкости: , где ^ G - вес жидкого тела, Н; W - объем, м³. Для воды при температуре 4⁰С g = 9810 Н/м³.     Между плотностью и удельным весом существует связь: , где g - ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с².     Сопротивление жидкостей изменению своего объема под действием давления и температуры характеризуется коэффициентами объемного сжатия и температурного расширения.

Сжимаемость Коэффициент объемного сжатия  _w (Па^-1) - это относительное изменение объема жидкости при изменении давления на единицу: , где  ^ W - изменение объема W;   - изменение плотности  , соответствующие изменению давления на величину  p.     Величина, обратная коэффициенту объемного сжатия, называется модулем упругости жидкостей E_ж (Па) . Значение модуля упругости жидкостей зависит от давления и температуры. Температурное расширение  Коэффициент температурного расширения  _t (⁰С)^-1, выражает относительное изменение объема жидкости при изменении температуры на один градус: , где  ^ W - изменение объема W, соответствующее изменению температуры на величину  t.     Коэффициент температурного расширения воды увеличивается с возрастанием температуры и давления; для большинства других капельных жидкостей  _t с увеличением давления уменьшается.

Уравнение состояния газа Газы нередко бывают реагентами и продуктами в химических реакциях. Не всегда удается заставить их реагировать между собой при нормальных условиях. Поэтому нужно научиться определять число молей газов в условиях, отличных от нормальных.

Для этого используют уравнение состояния идеального газа (его также называют уравнением Клапейрона-Менделеева):

PV = nRT

где n – число молей газа;

P – давление газа (например, в атм;

V – объем газа (в литрах);

T – температура газа (в кельвинах);

R – газовая постоянная (0,0821 л·атм/моль·K).

Например, в колбе объемом 2,6 л находится кислород при давлении 2,3 атм и температуре 26 ^оС. Вопрос: сколько молей O₂ содержится в колбе?

Из газового закона найдем искомое число молей n:

Не следует забывать преобразовывать температуру из градусов Цельсия в кельвины: (273 ^оС + 26 ^оС) = 299 K. Вообще говоря, чтобы не ошибиться в подобных вычислениях, нужно внимательно следить за размерностью величин, подставляемых в уравнение Клапейрона-Менделеева. Если давление дается в мм ртутного столба, то нужно перевести его в атмосферы, исходя из соотношения: 1 атм = 760 мм рт. ст. Давление, заданное в паскалях (Па), также можно перевести в атмосферы, исходя из того, что 101325 Па = 1 атм.