2. Властивості газів (газові закони)

Спростимо вирази (1) і (2) підстановкою значень і знайдемо відношення маси азоту до маси водню:

Відповідь: маса азоту в 14 разів більша за масу водню.

2.Властивості газів (газові закони)

—Гази не зберігають ні форми, ні об’єму.

—Характер молекулярного руху в газах — безладний (хаотичний) рух.

2.1. Рівняння стану ідеального газу (рівняння Клапейрона—Менделєєва)

Рівняння стану ідеального газу зв’язує макроскопічні

параметри p, V, T, які характеризують стан даної маси тіла. Рівняння стану ідеального газу (рівняння Клапейрона­— Менделєєва), яке зв’язує макропараметри одного стану газу:

pV = Mm RT , або pV = vRT .

145

Молекулярна фізика

Рівняння стану ідеального газу (рівняння Клапей­рона)­ , яке зв’язує макроскопічні стани системи даної маси газу при переході із стану 1 у стан 2:

( p1, V1, T1 ) m= const→( p2, V2, T2 ) ,

p1V1 = p2V2 . T1 T2

2.2. Газові закони

Газові закони визначають кількісну залежність між двома параметрами даної маси газу при фіксованому значенні третього параметру.

Процеси, перебіг яких відбувається при незмінному значенні одного із параметрів, називаються ізопроцесами.

2.2.1. Закон Бойля—Маріотта (ізотермічний процес)

T = const , ∆T = 0 , m = const .

Ізотермічний процес описується законом Бойля— Маріотта: для даної маси газу добуток тиску газу на його

об’єм є сталим, якщо температура газу не змінюється:

p1V1 = p2V2 , або pV = const .

Ізотерма — графік залежності між параметрами даної маси газу при постійній температурі (рис. 121).

Рис. 121

Ізотермічний процес проходить повільно, оскільки він зумовлений теплообміном з навколишнім середовищем.

146

2.Властивості газів (газові закони)

2.2.2.Закон Гей-Люссака (ізобарний процес)

p = const , ∆ p = 0 , m = const .

Ізобарний процес описується законом Гей-Люссака: для даної маси газу відношення об’єму і температури є сталим,

де t — температура за міжнародною шкалою; V0 — об’єм при 0 °С;

β— коефіцієнт об’ємного розширення газу;

β= 2731 К−1 — при сталому тиску для ідеального газу.

Ізобара — графік залежності між параметрами стану даної маси газу при сталому тиску (рис. 122, 123).

Рис. 122 Рис. 123

2.2.3. Закон ќарля (ізохорний процес)

V = const , ∆V = 0 , m = const .

Ізохорний процес описується законом Шарля: для даної маси газу відношення тиску до температури є сталим, якщо об’єм не змінюється:

147

Молекулярна фізика

Закон Шарля можна подати у вигляді

де p — тиск газу при температурі t;

p0 — тиск газу при температурі 0 °С; γ — термічний коефіцієнт тиску;

для всіх газів γ = 2731 К−1 .

Ізохора — графік залежності між параметрами стану даної маси газу при сталому об’ємі (рис. 124; 125).

2.3. Закон Дальтона

Закон Дальтона: тиск суміші газів дорівнює сумі парціальних тисків складових газів:

p = p1 + p2 +…+ pn .

Парціальний тиск — це тиск, який створював би газ, якби він займав даний об’єм сам.

148