Իդեալական գազի վիճակի հավասարում

Իդեալական գազի վիճակի հավասարում, իդեալական գազի վիճակի հավասարում(Կլապեյրոնի հավասարում, Մենդելեև-Կլապեյրոնի հավասարում ), որն անվանվել է դրանց հայտնաբերող Բ. Կլապեյրոնի և Դ. Մենդելեևի անունով։

Հավասարումն ունի հետևյալ տեսքը՝

pV=nRT

որտեղ p-ն ճնշումն է, V-ն՝ գազի մոլային ծավալը, T-ն՝ բացարձակ ջերմաստիճանը, R-ը՝ ունիվերսալ գազային հաստատունը $R = 8,3144598(48)$ ։ Կլապեյրոնի հավասարումից բխում են Բոյլ-Մարիոտի օրենքը, Գեյ-Լյուսակի օրենքը և իդեալական գազերին վերաբերող մասնավոր այլ օրենքներ։ Կլապեյրոնի հավասարումով որոշակի ճշտությամբ նկարագրվում են փոքր խտության իրական գազերը բարձր ջերմաստիճանների դեպքում։

Քանի որ, $V_{M}={\frac {V}{\nu }},$ (որտեղ $\nu ={\frac {m}{M}}$ -ը նյութի քանակն է, $m$ -ը զանգվածը, $M$ -ը մոլային զանգվածը) վիճակի հավասարումը կարելի է գրել

p\cdot V={\frac {m}{M}}R\cdot T,

կամ $p=nkT,$

որտեղ $n=N/V$ -ատոմների կոնցենտրացիան է, $k={\frac {R}{N_{A}}}$ -Բոլցմանի հաստատուն.

Այս հավասարումը կոչվում է Մենդելեև-Կլապեյրոնի հավասարում։

Գազի նյութի քանակը որոշվում է նորմալ ճնշման և ջերմաստիճանի պայմաններում։ Հավասարման մեջ օգտագործվող ջերմաստիճանը բացարձակ ջերմաստիճան է։ Ջերմաստիճանի համապատասխան ՄՀ հիմնական միավորը կալվինն է (Կ)^[1]։

Կլապեյրոնի հավասարման հաստատունը այնքան էլ հաստատուն չէր, քանի որ անհրաժեշտ էր հաշվել յուրաքանչյուր գազի համար․

p\cdot V=r\cdot T.

Մենդելեևը հայտնաբերեց, որ $r$ -ը ուղիղ համեմատական է $\nu$ -ին և համեմատականության գործակից $R$ -ը անվանեց ունիվերսալ գազային հաստատուն։

Թերմոդինամիկական պրոցեսների աղյուսակ

Պրոցես	Հաստատուն	Մյուս մեծության փոփոխություն	P₂	V₂	T₂
Իզոբար պրոցես	Ճնշում	V₂/V₁	P₂ = P₁	V₂ = V₁(V₂/V₁)	T₂ = T₁(V₂/V₁)
Իզոբար պրոցես	Ճնշում	T₂/T₁	P₂ = P₁	V₂ = V₁(T₂/T₁)	T₂ = T₁(T₂/T₁)
Իզոխոր պրոցես	Ծավալ	P₂/P₁	P₂ = P₁(P₂/P₁)	V₂ = V₁	T₂ = T₁(P₂/P₁)
Իզոխոր պրոցես	Ծավալ	T₂/T₁	P₂ = P₁(T₂/T₁)	V₂ = V₁	T₂ = T₁(T₂/T₁)
Իզոթերմ պրոցես	Ջերմաստիճան	P₂/P₁	P₂ = P₁(P₂/P₁)	V₂ = V₁/(P₂/P₁)	T₂ = T₁
Իզոթերմ պրոցես	Ջերմաստիճան	V₂/V₁	P₂ = P₁/(V₂/V₁)	V₂ = V₁(V₂/V₁)	T₂ = T₁
Ադիաբադ պրոցես (իզոտոպ)	Էնտրոպիա	P₂/P₁	P₂ = P₁(P₂/P₁)	V₂ = V₁(P₂/P₁)^(−1/γ)	T₂ = T₁(P₂/P₁)^{(γ − 1)/γ}
		V₂/V₁	P₂ = P₁(V₂/V₁)^−γ	V₂ = V₁(V₂/V₁)	T₂ = T₁(V₂/V₁)^{(1 − γ)}
		T₂/T₁	P₂ = P₁(T₂/T₁)^{γ/(γ − 1)}	V₂ = V₁(T₂/T₁)^{1/(1 − γ)}	T₂ = T₁(T₂/T₁)
Բազմատրոպ պրոցես	P Vⁿ	P₂/P₁	P₂ = P₁(P₂/P₁)	V₂ = V₁(P₂/P₁)^(-1/n)	T₂ = T₁(P₂/P₁)^{(n − 1)/n}
		V₂/V₁	P₂ = P₁(V₂/V₁)⁻ⁿ	V₂ = V₁(V₂/V₁)	T₂ = T₁(V₂/V₁)^{(1 − n)}
		T₂/T₁	P₂ = P₁(T₂/T₁)^{n/(n − 1)}	V₂ = V₁(T₂/T₁)^{1/(1 − n)}	T₂ = T₁(T₂/T₁)
Ադիաբադ պրոցես (իզոտալպ)	Էնտալպիա	P₂ − P₁	P₂ = P₁ + (P₂ − P₁)		T₂ = T₁ + μ_JT(P₂ − P₁)
		T₂ − T₁	P₂ = P₁ + (T₂ − T₁)/μ_JT		T₂ = T₁ + (T₂ − T₁)

Կապ իդեալական գազի վիճակի մյուս հավասարումների հետ

Հաստատուն զանգվածի դեպքում հավասարումն ունենում է հետևյալ տեսքը․

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

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

Վերջին ${\frac {p_{1}\cdot V_{1}}{T_{1}}}={\frac {p_{2}\cdot V_{2}}{T_{2}}}$ հավասարումը կոչվում է միացյան գազային օրենք։ Դրանից ստացվում է Բոյլ-Մարիոտի, Շառլի և Գեյ-Լյուսակի օրենքները։

Բոյլ—Մարիոտի օրենք՝

T=\mathrm {const} \Rightarrow p\cdot V=\mathrm {const}

․

Գեյ-Լյուսակի՝

p=\mathrm {const} \Rightarrow {\frac {V}{T}}=\mathrm {const}

․

Շառլի օրենք՝

V=\mathrm {const} \Rightarrow {\frac {p}{T}}=\mathrm {const}

․(Գեյ-Լյուսակի երկրորդ 1808 թվական.)

Այդ օրենքը հարմար է տարբեր վիճակների անցման տեսանկյունից։

Քիմիայի տեսանկյունից այս օրենքը կարող է հնչել այլ կերպ․

Ռեակցիայի մեջ մտնող գազերի ծավալները, նույն պայմանների դեպքում( ջերմաստիճան, ճնշում) հարաբերում են իրար և առաջացող գազանման միացումների ծավալներին ինչպես ամբողջ թվեր։

Օրինակ,1 ծավալով ջրածինը միանում է 1 ծավալով քլորին, ստացվում է 2 ծավալ քլորաջրածին․

{\ce {{H_{2}}+Cl_{2}->2HCl.}}

1 ծավալ1ազոտը 3 ծավալ ջրածնի հետ առաջացնում է 2 ծավալ ամոնյակ․

{\ce {{N_{2}}+3H_{2}->2{NH_{3}}.}}

Տես նաև

Իդելական գազ
Իրական գազ
Իրական գազի վիճակի հավասարում

Ծանոթագրություն

↑ «Equation of State». Արխիվացված է օրիգինալից 2014 թ․ օգոստոսի 23-ին. Վերցված է 2019 թ․ մարտի 29-ին.

Գրականություն

Стромберг А. Г., Семченко Д. П. Физическая химия: Учеб. для хим. спец. вузов / Под ред. А. Г. Стромберга. — 7-е изд., стер. — М.: Высшая школа, 2009. — 527 с. — ISBN 978-5-06-006161-1

Վիքիպահեստն ունի նյութեր, որոնք վերաբերում են «Իդեալական գազի վիճակի հավասարում» հոդվածին։

[Equation_of_State-1] «Equation of State». Արխիվացված է օրիգինալից 2014 թ․ օգոստոսի 23-ին. Վերցված է 2019 թ․ մարտի 29-ին.

[1]