Фізика — 11 клас
Рівняння стану ідеального газу. (Рівняння Менделєєва-Клапейрона.) Изопроцесси.
Стан даної маси газу повністю визначено, якщо відомі його тиск, температура й обсяг. Ці величини називають параметрами стану газу. Рівняння, що зв’язує параметри стану, називають рівнянням стану.
Для довільної маси газу стан газу описується рівнянням Менделєєва-Клапейрона: p = mRT/M, де р — тиск, V — обсяг, m — маса, М — молярна маса, R — універсальна газова постійна. Фізичний зміст універсальної газової постійної в тім, що вона показує, яку роботу робить один моль ідеального газу при ізобарному розширенні при нагріванні на 1 ДО (R = 8,31 Дждмоль ДО)).
Рівняння Менделєєва-Клапейрона показує, що можливо одночасна зміна трьох параметрів, що характеризують стан ідеального газу. Однак багато процесів у газах, що відбуваються в природі й осуществляемие в техніку, можна розглядати приблизно як процеси, у яких змінюються лише два параметри. Особливу роль у фізику й техніку грають три процеси: ізотермічний, ізохорний і ізобарний.
Изопроцессом називають процес, що відбувається з даною масою газу при одному постійному параметрі — температурі, тиску або обсязі. З рівняння стану як окремі випадки виходять закони для изопроцессов.
Ізотермічним називають процес, що протікає при постійній температурі. Т = const. Він описується законом Бойля-Мариотта: p = const.
Ізохорним називають процес, що протікає при постійному обсязі. Для нього справедливий закон Шарля: V = const, p/T = const.
Ізобарним називають процес, що протікає при постійному тиску. Рівняння цього процесу має вигляд V/T = const прир = const і називається законом Гей-Люссака. Всі процеси можна зобразити графічно (мал. 15).
Реальні гази задовольняють рівнянню стану ідеального газу при не занадто високих тисках (поки власний обсяг молекул зневажливо малий у порівнянні з обсягом посудини,
у якому перебуває газ) і при не занадто низьких температурах (поки потенційною енергією межмолекулярного взаємодії можна зневажити в порівнянні з кінетичною енергією теплового руху молекул), тобто для реального газу це рівняння і його наслідки є гарним наближенням