Ідеальний газ. Закон ідеального газу

Ідеальним газом називають газ, який задовольняє таким умовам:

  • власний об’єм частинок ідеального газу дуже малий порівняно з середньою відстанню між цими частинками;
  • силами взаємодії між частинками такого газу на відстані більшій, ніж розміри самих частинок можна знехтувати;
  • зіткнення частинок такого газу між собою й стінками посудини відбуваються за законом зіткнення абсолютно пружних частинок;
  • частинки ідеального газу постійно перебувають у стані неупорядкованого теплового руху.

Газовий стан речовини характеризується саме тим, що його молекули або атоми значну частину часу перебувають відносно далеко один від одного, й сили взаємодії між ними діють лише короткий час, коли частинки газу зіштовхуються між собою. Чим менша густина газу, тим менша залежність його властивостей від молекулярних сил і розміру молекул газу.

Основні характеристики ідеального газу

Розглянемо основні характеристики стану ідеального газу. Припустимо, що в об’ємі V за тиску p і температури Т знаходяться N молекул газу. Якщо маса однієї молекули газу дорівнює m0, то кількість газу можна виміряти або його масою М = m0N, або кількістю молей (моль) або кіломолей (кмоль).

ν = M/μ (2.1). Де ν — молярна маса речовини.

Кількість молекул у газі можна виразити як.

Ідеальний газ. Закон ідеального газу
(2.2)

де NA = 6,025.10^26 кмоль–1 — кількість молекул в одному кіломолі газу — число Авогадро.

Під час переходу ідеального газу з одного стану в інший його параметри задовольняють емпіричним законам Бойля-Маріотта, Гей-Люссака та Шарля, які можна записати у вигляді об’єднаного газового закону.

газова стала
(2.3)

Величина В, яку називають газовою сталою, буде пропорційна масі газу, або кількості молекул газу. Позначимо коефіцієнт пропорційності через k, тоді

р ⋅V = N ⋅ k ⋅T (2.4).

Сталу k називають сталою Больцмана, і для різних газів за різних значень параметрів стану вона має те саме значення.

R = 8,31.10^3 Дж/(Ккмоль) — універсальна газова стала; R = k ⋅ NA . Рівняння (2.5) називається рівнянням Менделєєва-Клапейрона або рівнянням стану ідеального газу. Якщо в рівнянні (2.4) обидві частини поділити на об’єм, отримаємо:

Ідеальний газ. Закон ідеального газу
(2.6)

Таким чином, тиск газу прямо пропорційний кількості молекул в одиниці об’єму — n0 і температурі газу.

Отримані в цьому розділі співвідношення ґрунтуються на експериментальних спостереженнях за поведінкою реальних розріджених газів. Розглянемо, як можна отримати зв’язок між макроскопічними параметрами газу, аналізуючи поведінку окремих його молекул.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *