Газовые законы

Газовые законы — количественные зависимости между двумя параметрами газа прификсированном значении третьего.

Изопроцесс — это идеализированная модель реального процесса, которая только приближённо отражает действительность.

Лишь в лабораторных условиях удаётся поддерживать постоянство того или иного параметра с высокой точностью.

Уравнение состояния идеального газа.

Уравнение состояния идеального газа.

Уравнение Клапейрона

Изотермический процесс — процесс изменения состояния системы
при постоянной температуре.

Для изотермического процесса произведение давления газа
на его объём постоянно.

Роберт Бойль
1627–1691 гг.
Закон Бойля-Мариотта справедлив обычно для любых газов, а также и для их смесей, например, для воздуха.

Давление газа обратно пропорционально его объёму.

Зависимость давления
от объёма
Изотерма
График зависимости давления газа от объёма

Чем выше температура, тем выше давление.
График зависимости объёма газа от температуры

График зависимости давления газа от температуры

При сжатии газ нагревается, так как при движении поршня в сосуде скорость молекул после ударов
о поршень увеличивается,
а, следовательно, увеличивается
и температура газа.

Поэтому для реализации изотермического процесса надо после небольшого смещения поршня подождать, когда температура газа в сосуде опять станет равной температуре окружающего воздуха.

При быстром сжатии давление под поршнем сразу становится больше, чем во всём сосуде.
Если систему предоставить самой себе, то температура и давление постепенно выравниваются, система приходит в равновесное состояние.

Процесс, при котором
все промежуточные состояния газа являются равновесными, называют равновесным процессом.

Процесс, при котором
все промежуточные состояния газа являются равновесными, называют равновесным процессом.

Изохорный процесс — процесс изменения состояния системы
при постоянном объёме.

Жак Шарль
1746–1823 гг.
Для данной массы газа отношение давления газа к его температуре остаётся постоянным, если объём газа не меняется.
Этот газовый закон был установлен
в 1787 г. и носит название закона Шарля.

Закон Шарля не соблюдается
в области низких температур, близких к температуре сжижения (конденсации) газов.

Чем больше объём сосуда, тем меньшее давление газ будет оказывать на стенки сосуда.
Изохора
Графики изохорного процесса.

С ростом объёма газа при постоянной температуре давление его согласно закону Бойля-Мариотта падает.
Графики изохорного процесса.

Графики зависимости давления от объёма и температуры.

Изобарный процесс — процесс изменения состояния системы
при постоянном давлении.

Ж.Л. Гей-Люссак
1778–1850 гг.
Для газа данной массы отношение объёма газа к его температуре остаётся постоянным, если давление газа не меняется.
Согласно закону Гей-Люссака, объём газа прямо пропорционален
его температуре.
Если увеличить объём,
то и температура тоже возрастёт
в такое же число раз.

Графики изобарного процесса.
Изобара

Все газы при сильном охлаждении превращаются
в жидкости,
а к жидкостям уравнение состояния неприменимо.

Изобарным можно считать расширение газа
при нагревании его
в цилиндре с подвижным поршнем, если внешнее давление постоянно.
Постоянство давления
в цилиндре обеспечивается атмосферным давлением
на внешнюю поверхность поршня.

Роберт Бойль
1627–1691 гг.
Жак Шарль
1746–1823 гг.
Ж.Л. Гей-Люссак
1778–1850 гг.

Отношение произведения давления газа и объёма
к температуре для данной массы газа — величина постоянная.