ИДЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ

Экспериментальные законы газов таковы:

• Закон Бойля — Мариотта гласит: произведение давления на объем неизменной массы газа при постоянной температуре — величина постоянная.

• Закон Шарля гласит: увеличение объема газа неизменной массы при постоянном давлении пропорционально увеличению его температуры.

• Закон давления гласит: увеличение давления газа неизменной массы при постоянном объеме пропорционально увеличению температуры.

Идеальный — это такой газ, поведение которого подчиняется закону Бойля — Мариотта. Экспериментальные законы газов можно объединить в одной формуле идеального газа. Она связывает между собой количество молей газа п, давление р, объем V и абсолютную температуру Т идеального газа: pV — nRT, где R — газовая постоянная. Значение R равно 8,31 Дж/(моль К). Формулу идеального газа можно вывести исходя из следующих положений:

• газ состоит из точечных молекул равной массы;

• молекулы сталкиваются друг с другом и со стенками сосуда как упругие тела;

• молекулы находятся в постоянном хаотическом движении;

• молекулы не притягиваются друг к другу;

• время столкновения молекулы со стенкой сосуда значительно меньше времени ее движения между стенками.

Применив законы Ньютона и правила статистики случайных событий, из этих положений получаем формулу молекулярно-кинетической теории: pV = ¹/₃Nmc²_cp.кв., где N — количество молекул, m — масса молекулы, с_{ср. кв.} — среднеквадратичная скорость молекул газа, равная квадратному корню из суммы квадратов всех скоростей молекул, деленной на число молекул. Исходя из предположения, что средняя кинетическая энергия молекулы газа ¹/₂ mс²_ср.кв. = ³/₂kT, где k = R/N_Δ (N_Δ — постоянная Авогадро), формула молекулярно-кинетической теории принимает вид pV = nRT.

См. также статьи «Агрегатные состояния вещества», «Давление».