Основные законы идеальных газов. Уравнения состояния идеальных газов.

Идеальный газ – газ, у которого отсутствуют силы взаимодействия между молекулами, а молекулы рассматривают как лишенные объема, хотя они являются материальными частицами. Понятие идеальный газ упрощает термодинамические исследования и обеспечивает при низких давлениях и высоких температурах приемлемую точность практических результатов.

Основные газовые законы:

АВОГАДРО- в равных объемах различных газов при одинаковой температуре и давлении содержится одинаковое число молекул. Открыт в 1811 году итал. физиком А.Авогадро(1776-1856).

БОЙЛЯ-МАРИОТТА - для данной массы данного газа при постоянной температуре произведение давления на объем есть величина постоянная. Формула: pV=const. Описывает изотермический процесс. Графическая зависимость – изотерма.

ГЕЙ-ЛЮССАКА для данной массы данного газа при постоянном давлении отношение объема к абсолютной температуре есть величина постоянная ,где =1/273 К^-1 - температурный коэффициент объемного расширения. Графическая зависимость – изобара.

ДАЛЬТОНА - давление смеси химически не взаимодействующих идеальных газов равно сумме парциальных давлений этих газов.

ШАРЛЯ - давление данной массы идеального газа при постоянном объеме прямо пропорционально температуре: p = p₀(1+gt), где р₀ - давление газа при температуре t = 273,15 К.

Величина g называется температурным коэффициентом давления. Ее значение не зависит от природы газа; для всех газов = 1/273 °С^–1. Графическая зависимость – изохора.

ДАЛЬТОНА - давление смеси химически не взаимодействующих идеальных газов равно сумме парциальных давлений этих газов.

Уравнение состояния – уравнение, выражающее связь между параметрами равновесного состояния термодинамической системы.

Для любого идеального газа произведение давления на объем, деленное на абсолютную температуру газа, есть величина постоянная. Уравнение Клапейрона, называется уравнением состояния. pv=RT. R[Дж/кг*К] –справедливо для 1 кг массы. Для произвольного количества массы газа умножить обе части на m, тогда удельный объем станет полным.В технической термодинамике чаще применяется уравнение для одного моля.

Моль – количество вещества, масса которого, выраженная в килограммах, численно равна молекулярной массе.

. Если примем , получим уравнение для 1 моля газа. Уравнение Менделеева–Клапейрона.

. Универсальная газовая постоянная , откуда значение удельной газовой постоянной для 1 кг любого газа

Газовые смеси

Продукты сгорания топлива, атмосферный воздух и другие газы в теплотехнике не однородны по своему составу. Они являются смесями химически не связанных между собой газов.

Закон ДАЛЬТОНА -давление смеси химически не взаимодействующих идеальных газов равно сумме парциальных давлений этих газов. p_см=p₁+p₂+…+p_i

Парциальное давление – давление, которое имел бы газ, входящий в состав газовой смеси, если бы один занимал объем, равный объему смеси, при той же температуре.

Состав газовой смеси может быть задан массовыми долями– это отношение массы данного компонента к массе всей смеси.. Следовательно массовая доля может быть определена долей килограмма данного компонента, содержащейся в 1 кг смеси. g_i=Gi/G_СМ

Объемными долями смеси называют отношения объемов отдельных газов, взятых при одинаковых давлениях и температурах к объему всей смеси при тех же условиях. r_i=V_i/Vсм , V_i–приведенный объем газов в смеси.

Приведенный объем– объем отдельного газа, если его давление и температура равны давлению и температуре смеси. Приведенный объем вычисляется по формуле V_i=(p_i/p_см )V_см. Объем смеси равен сумме приведенных объемов. А сумма объемных долей равна 1.

Газовая смесь подчиняется уравнению состояния так же, как и отдельный газ => p_смV_см=G_смR_смT_см

Где Rсм – удельная газовая постоянная смеси. Rсм=g1R1+g2R2+…+giRi. Так же её можно определить через среднюю, или кажущуюся, молекулярную массу смеси. Rсм=8314/μ_см

Средняя молек.масса–отношение массы всей смеси к общему числу её молей. Если смесь задана объемными долями, то μ_см= μ₁r₁+ μ₂r₂+… (μ₁молекулярная масса газов составляющих смесь)

В некоторых случаях состав смеси удобнее определять посредством мольных долей. Мольной долей компонента в смеси называется отношение количества молей рассматриваемого компонента к общему количеству молей смеси. Мольной долей компонента можно назвать долю молю данного компонента в одном моле смеси.