Ідеальний газ.

Ідеальний газ – це фізична модель, яка є найпростішим об’єктом для якого в термодинаміці може бути розглянуте термічне рівняння стану. При формулюванні моделі ідеальний газ приймають наступні припущення:

1) власним об’ємом молекул газу можна знехтувати по відношенню до об’єму посудини;

2) сили взаємодії між молекулами газу відсутні;

3) зіткнення молекул газу між собою і зі стінками посудини абсолютно пружні.

Виходячи із цього ідеальний газ можна розглядати як сукупність молекул-кульок, об’ємом яких можна знехтувати, які хаотично рухаються і не взаємодіють одна з одною на відстані.

Закони, які описують поведінку ідеальних газів – закони Бойля-Маріотта, Авогадро, Дальтона, Гей-Люссака.

Закон Бойля-Маріотта.

Для даної маси газу m при постійній температурі Т добуток тиску р на об’єм V є величина стала:

pV = const при T = const и m = const.

Крива, яка відображає залежність між р і V, характеризує якості речовини при постійній температурі, називається ізотермою. Ізотерми – гіперболи, які розташовані на графіку тим вище, чим вище температура даного процесу.

Закон Авогадро.

Кількість речовини ν – фізична величина, яка визначається числом специфічних структурних елементів – молекул, атомів чи іонів, з яких складається речовина.

Одиниця кількості речовини – моль – кількість речовини системи, яка налічує стільки ж структурних елементів, скільки вміщається в 0,012 кг ізотопу вуглеводу ¹²С.

В одному молі різних речовин вміщається одне і те ж число молекул N_А, яке називається числом Авогадро.

моль^-1

Закон Авогадро: молі любих газів при однаковій температурі і тиску займають однакові об’єми.

При нормальних умовах (Т = Т₀, р = р₀) цей об’єм V_μ (молярний об’єм) дорівнює:

м³/моль.

Молярна маса – це маса одного моля речовини.

Одиниця молярної маси – кілограм на моль (кг/моль).

Закон Дальтона.

Парціальний тиск – тиск, який утворював би газ, який входить у склад газової суміші, якщо б він один займав об’єм, рівний об’єму суміші при тій же температурі.

Закон Дальтона: тиск суміші ідеальних газів дорівнює сумі парціальних тисків р₁, р₂, …, р_n газів, які в неї входять:

р = р₁ + р₂ + … + р_n чи .

Закон Гей-Люссака.

1) Тиск р даної маси m газу при постійному об’ємі змінюється лінійно з температурою t:

р = р₀ (1 + αt), при V = const, m = const.

2) Об’єм V даної маси m газу при постійному тиску змінюється лінійно з температурою t:

V = V₀ (1 + αt), при p = const; m = const,

де К^-1, V₀ і p₀ – об’єм і тиск при t = 0ºС.

Процес, який протікає при постійному тиску, називається ізобарним. На діаграмі в координатах (V, t) цей процес зображається прямою, яка називається ізобарою.

Процес, який протікає при постійному об’ємі, називається ізохорним. На діаграмі в координатах (p, t) він зображається прямою, яка називається ізохорою.

Ізобари і ізохори перетинають вісь температури в точці ºС. Якщо початок відліку змістити в цю точку, то отримаємо шкалу Кельвіна (термодинамічну температуру): .