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՝

${\displaystyle pV=nRT}$

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

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

կամ ${\displaystyle p=nkT,}$

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

${\displaystyle p\cdot V=r\cdot T.}$

Մենդելեևը հայտնաբերեց, որ ${\displaystyle r}$-ը ուղիղ համեմատական է ${\displaystyle \nu }$-ին և համեմատականության գործակից ${\displaystyle R}$-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)
		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)
		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
		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 + μJT(P2 − P1)
		T2 − T1	P2 = P1 + (T2 − T1)/μJT		T2 = T1 + (T2 − T1)

Կապ իդեալական գազի վիճակի մյուս հավասարումների հետ

Հաստատուն զանգվածի դեպքում հավասարումն ունենում է հետևյալ տեսքը․

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

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

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

Բոյլ—Մարիոտի օրենք՝ ${\displaystyle T=\mathrm {const} \Rightarrow p\cdot V=\mathrm {const} }$․

Գեյ-Լյուսակի՝ ${\displaystyle p=\mathrm {const} \Rightarrow {\frac {V}{T}}=\mathrm {const} }$․

Շառլի օրենք՝ ${\displaystyle V=\mathrm {const} \Rightarrow {\frac {p}{T}}=\mathrm {const} }$․(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․

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

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

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

Տես նաև

• Իդելական գազ
• Իրական գազ
• Իրական գազի վիճակի հավասարում

Ծանոթագրություն

1. «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։