Объединённый газовый закон

Объединённый газовый закон
Уравнение состояния
Статья является частью серии «Термодинамика».
Уравнение состояния идеального газа
Уравнение Ван-дер-Ваальса
Уравнение Дитеричи
Разделы термодинамики
Начала термодинамики
Уравнение состояния
Термодинамические величины
Термодинамические потенциалы
Термодинамические циклы
Фазовые переходы
править

Уравнение состояния идеального газа (иногда уравнение Клапейрона или уравнение Клапейрона — Менделеева) — формула, устанавливающая зависимость между давлением, молярным объёмом и абсолютной температурой идеального газа. Уравнение имеет вид:

p\cdot V_\mu=R\cdot T,

где

Так как V_\mu=\frac{V}{\nu}, где \,\nu — количество вещества, а \,\nu=\frac{m}{\mu}, где \,m — масса, \,\mu — молярная масса, уравнение состояния можно записать:

p\cdot V=\frac{m}{\mu}R\cdot T.

Эта форма записи носит имя уравнения (закона) Менделеева — Клапейрона.

В случае постоянной массы газа уравнение можно записать в виде:

\frac{p\cdot V}{T}=\nu\cdot R,
\frac{p\cdot V}{T}=\mathrm{const}.

Последнее уравнение называют объединённым газовым законом. Из него получаются законы Бойля — Мариотта, Шарля и Гей-Люссака:

T=\mathrm{const}\Rightarrow P\cdot V=\mathrm{const} — закон Бойля — Мариотта.
p=\mathrm{const}\Rightarrow\frac{V}{T}=\mathrm{const} — закон Гей-Люссака.
V=\mathrm{const}\Rightarrow\frac{P}{T}=\mathrm{const} — закон Шарля (второй закон Гей-Люссака, 1808 г.)

С точки зрения химика этот закон может звучать несколько иначе: Объёмы вступающих в реакцию газов при одинаковых условиях (температуре, давлении) относятся друг к другу и к объёмам образующихся газообразных соединений как простые целые числа. Например, 1 объём водорода соединяется с 1 объёмом хлора, при этом образуются 2 объёма хлороводорода:

\,\mathrm{H}_2+\mathrm{Cl}_2=2\mathrm{HCl}.

1 объём азота соединяется с 3 объёмами водорода с образованием 2 объёмов аммиака:

\,\mathrm{N}_2+3\mathrm{H}_2=2\mathrm{NH}_3.
T=\mathrm{const}\Rightarrow p\cdot V=\mathrm{const} — закон Бойля — Мариотта.

Закон Бойля — Мариотта назван в честь ирландского физика, химика и философа Роберта Бойля (1627—1691), открывшего его в 1662 г., а также в честь французского физика Эдма Мариотта (1620—1684), который открыл этот закон независимо от Бойля в 1676 году.

В некоторых случаях (в газовой динамике) уравнение состояния идеального газа удобно записывать в форме

p=(\gamma-1)\rho\varepsilon,

где \,\gamma — показатель адиабаты, \,\varepsilon — внутренняя энергия единицы массы вещества.

Эмиль Амага обнаружил, что при высоких давлениях поведение газов отклоняется от закона Бойля — Мариотта. И это обстоятельство может быть прояснено, как считал ещё М. В. Ломоносов, на основании молекулярных представлений.

С одной стороны, в сильно сжатых газах размеры самих молекул являются сравнимыми с расстояниями между молекулами. Таким образом, свободное пространство, в котором движутся молекулы, меньше, чем полный объем газа. Это обстоятельство увеличивает число ударов молекул в стенку, так как благодаря ему сокращается расстояние, которое должна пролететь молекула, чтобы достигнуть стенки.

С другой стороны, в сильно сжатом и, следовательно, более плотном газе молекулы заметно притягиваются к другим молекулам гораздо большую часть времени, чем молекулы в разреженном газе. Это, наоборот, уменьшает число ударов молекул в стенку, так как при наличии притяжения к другим молекулам молекулы газа движутся по направлению к стенке с меньшей скоростью, чем при отсутствии притяжения. При не слишком больших давлениях. более существенным является второе обстоятельство и произведение \,P\cdot V немного уменьшается. При очень высоких давлениях большую роль играет первое обстоятельство и произведение \,P\cdot V увеличивается.

Связь с современной физикой

В [1] и [2] показано, что уравнение состояния идеального газа может быть получено из соотношения неопределенностей Гейзенберга. Точнее, «…уравнение газового состояния … есть не что иное, как одна из форм записи соотношения неопределенностей Гейзенберга»[1].

Литература

  1. 1 2 Шилейко А. В. Физические основы электроники. / Под ред. В. Ф. Гузика. Таганрог: ТРТУ, 1995. — 210 с. — ISBN 5-230-24697-0.
  2. Шилейко А. В., Шилейко Т. И. В океане энергии. — М.: Знание, 1989. — 189 с.


Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Объединённый газовый закон" в других словарях:

  • Закон Бойля-Мариотта — Закон Бойля Мариотта  один из основных газовых законов. Закон назван в честь ирландского физика, химика и философа Роберта Бойля (1627 1691), открывшего его в 1662, а также в честь французского физика Эдма Мариотта (1620 1684), который открыл… …   Википедия

  • Закон Шарля — или второй закон Гей Люссака один из основных газовых законов, описывающий соотношение давления и температуры для идеального газа. Экспериментальным путем зависимость давления газа от температуры при постоянном объёме установлена в 1787 году… …   Википедия

  • Объединённые Арабские Эмираты — (ОАЭ)         Аль Амират аль Арабия аль Муттахида, государство в Западной Азии, на юго восточном побережье Аравийского полуострова. Граничит на С. с Катаром, на Ю. и Ю. З. с Саудовской Аравией, на С. В. и Ю. В. с Оманом. На С. омывается водами… …   Большая советская энциклопедия

  • Российская Советская Федеративная Социалистическая Республика —         РСФСР.          I. Общие сведения РСФСР образована 25 октября (7 ноября) 1917. Граничит на С. З. с Норвегией и Финляндией, на З. с Польшей, на Ю. В. с Китаем, МНР и КНДР, а также с союзными республиками, входящими в состав СССР: на З. с… …   Большая советская энциклопедия

  • СССР. Эпоха социализма —         Великая Октябрьская социалистическая революция 1917. Образование Советского социалистического государства          Февральская буржуазно демократическая революция послужила прологом Октябрьской революции. Только социалистическая революция …   Большая советская энциклопедия

  • Чечня — Координаты: 43°24′ с. ш. 45°43′ в. д. / 43.4° с. ш. 45.716667° в. д.  …   Википедия

  • Казахская Советская Социалистическая Республика — (Казак Советтик Социалистик Республикасы)         Казахстан (Казакстан).          I. Общие сведения          Казахская ССР образована первоначально как Киргизская АССР в составе РСФСР 26 августа 1920; 5 декабря 1936 АССР была преобразована в… …   Большая советская энциклопедия

  • Уголовное преследование Юлии Тимошенко во время президентства Януковича — В этой статье описываются текущие события. Информация может быстро меняться по мере развития события. Вы просматриваете статью в версии от 23:59 25 декабря 2012 (UTC). ( …   Википедия

  • Украинская Советская Социалистическая Республика —         УССР (Украïнська Радянська Социалicтична Республika), Украина (Украïна).          I. Общие сведения          УССР образована 25 декабря 1917. С созданием Союза ССР 30 декабря 1922 вошла в его состав как союзная республика. Расположена на… …   Большая советская энциклопедия

  • Армения — У этого термина существуют и другие значения, см. Армения (значения). Республика Армения Հայաստանի Հանրապետություն …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»