«Энциклопедический словарь физика», 1991:

<….>

ГАЗЫ

Газы – это одно из состояний вещества, в котором его частицы движутся свободно, равномерно заполняя доступное для них пространство. Они оказывают давле­ние на ограничивающую это пространство оболочку. Плотность газов при нормальном давлении на несколько порядков меньше плотности жидкостей.

Свойства большинства газов – прозрачность, бесцветность и легкость – затрудняют их изучение; поэтому физика и химия газов родились поздно и развивались довольно медленно. Только в XVII в. было доказано, что воздух обладает весом (Э. Торричелли и Б. Паскаль); тогда же нидерландский химик Я. Ван-Гельмонт ввел термин «газы» (по-видимому, от греческого слова «хаос») для обозначения воздухоподобных веществ.

К середине XIX в. были установлены основные опытные закономерности, которым подчиняются газы. К ним относятся:

1) закон Бойля – Мариотта: для данной массы газа при постоянной температуре t объем его V обратно пропорционален давлению p:pV=const;

2) законы Гей-Люссака: давление данной массы газа при постоянном объеме меняется линейно с температурой:

;

объем данной массы газа при постоянном давлении меняется линейно с температурой:

.

Первый из этих законов был экспериментально установлен французским физиком Ж. Шарлем в 1787 иногда называется законом Шарля.

По закону Авогадро, при Т=273 К, или О⁰ С, р= 1атм 1 моль любого газа занимает объем V=22,4l л. Число молекул в таком объеме равно числу Авогадро N=6,0210²³.

Газы, строго подчиняющиеся законам Бойля-Мариотта и Гей-Люссака, называются идеальными. Практически все газы ведут себя как идеальные при не слишком высоких давлениях и не слишком низких температурах;

3) для 1 моля идеального газа правая часть уравнения Бойля -Мариотта равна R Т, если температура выражена в кельвинах. Уравнение pV=RT называют уравнением состояния идеального газа; оно было получено 1834 г. французским физиком и инженером Б. Клайпероном и обобщено в 1874 г. Д. И. Менделеевым для любой массы газа. Входящая в это уравнение постоянная называется газовой постоянной; она равна 8,31 Дж/мольград.

Закон Клапейрона – Менделеева также справедлив только для идеальных газов. Для них выполняется один закон – закон Дальтона: давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений отдельных газов, составляющих смесь, т.е. тех давлений, которые производил бы каждый газ в отдельности, если бы он был взят при той же температуре в объеме смеси.

Чем больше приложенное к газу давление, тем меньший объем он занимает; произведение объема газа на давление – величина постоянная: pV=const.

Объем данной массы газа при постоянном давлении и давление данной массы газа при постоянном объеме линейно растут с температурой (рис. 4).

Кинетическая теория газов основана на предположении, что молекулы в газах находятся на расстояниях, значительно превышающих их размер. Тепловое движение молекул газов является равномерным и прямолинейным на длине свободного пробега, в несколько раз превышающей расстояние между молекулами (и тем более размеры самих молекул). При столкновении с другой молекулой или со стенкой сосуда молекула меняет направление и скорость, как при столкновении бильярдных шаров, т.е. по законам удара упругих тел. Взаимодействия между молекулами идеального газа (кроме редких столкновений) отсутствуют; его энергия зависит только от температуры.

Кинетическая теория позволила очень хорошо объяснить явления вязкости, диффузии и теплопроводности.

Реальные газы в зависимости от их температуры, давление физической природы в большей или меньшей степени отклоняются от законов идеальных газов.

Рис. 4. Графическое изображение кинетической теории газов.