Уравнение состояния идеальных газов

Идеальным называют газ, молекулы которого представляют собой материальные точки: обладают массой, но не имеют объема и никак не взаимодействуют между собой.

Уравнение состояния идеальных газов имеет вид.

(2.1).

где p — давление газа, Па;

V — объем газа, м³;

m — масса газа, кг;

м — молярная масса газа, кг/моль;

R — универсальная газовая постоянная, R = 8,31 Дж/моль?К;

T — температура, К.

Уравнение Менделеева-Клапейрона хорошо описывает поведение одного моля любого газа при малых давлениях и высоких температурах. Этому замечательному уравнению подчиняются и воздух, которым мы дышим, и раскаленные газы в топках, и плазма внутри звезды.

Уравнение состояния реальных газов

В действительности нельзя пренебрегать ни собственными размерами молекул, ни их взаимным притяжением. Истинный свободный объем, в котором могут двигаться молекулы, будет меньше объема газа V, а давление, под которым находится газ, несколько больше внешнего давления, т. к. из-за межмолекулярного притяжения газ испытывает как бы дополнительное сжатие.

.

где коэффициент а зависит от природы газа.

Поправка к давлению должна быть тем больше, чем ближе друг к другу находятся молекулы в газе, чем более он сжат, чем меньший объем занимает. Эта поправка (а/V²) обратно пропорциональна квадрату объема: чем он меньше, тем ближе друг к другу и тем больше притяжение, а кроме того самих молекул в единице объема больше.

Уравнение состояния реальных газов вывел Ван-дер-Ваальс:

. (2.2).

Величина b учитывает объем, занимаемый молекулами. Уравнение более точно и применимо в значительно более широких пределах при изменении давления и температуры. Для расчетов, связанных с определением параметров микроклимата, достаточным является использование уравнения Менделеева-Клапейрона.