Основные законы идеальных и реальных газов и их смесей 1

Закон Авогадро устанавливает, что равные объемы разных газов при одинаковых температуре и давлении содержат равное число молекул. Для одной грамм-молекулы это число составляет 6,06∙1023 и называется числом Авогадро. При нормальных условиях объемы одной грамм-молекулы различных газов одинаковы и примерно равны 22,4 л. Соответственно объем одной килограмм-молекулы газа, часто называемый киломолем, равен 22,4 м3. Зная молекулярную массу газа, можно определить его плотность по формуле:

Уравнение состояния идеального газа объединяет законы Бойля-Мариотта и Гей-Люссака и связывает между собой основные параметры газа - давление, температуру и удельный объем. Для 1 кг газа это уравнение выведено Клапейроном в следующем виде:

Здесь p - давление газа, кгс/см2; v - удельный объем газа, м3/кг; T - абсолютная температура, ˚K; R - газовая постоянная.

Поскольку удельный объем газа v = V/m, то уравнение (II.24) для любого количества газа (m, кг) принимает вид:

pV = mRT (II.25)

Д. И. Менделеев составил это уравнение применительно к 1 киломолю идеального газа:

pVM = MRT (II.26)

Здесь VM - объем 1 киломоля газа, м3; M - молекулярная масса, кг.



Произведение MR = R называют универсальной газовой постоянной. Величина и размерность универсальной газовой постоянной зависят от того, в каких единицах выражены давление и объем газа. В технической системе единиц при p = 10330 кгс/м2, VM = 22,4 м3 и T = 273,15˚ K R = pVM/T = 10330∙22,4/273,16 = 848 кгс∙м/(моль∙˚C). Газовая постоянная определяет работу, совершаемую одним килограммом или одним киломолем газа при нагревании на 1˚ C при неизменном давлении. Если величину универсальной газовой постоянной разделить на молекулярную массу какого-либо идеального газа, то получим значение удельной газовой постоянной этого газа. Значения удельных газовых постоянных некоторых газов приведены в таблице 1.1.