ГЛАВА 2 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ. НУЛЕВОЕ И ПЕРВОЕ НАЧАЛА ТЕРМОДИНАМИКИ

2.1. ИДЕАЛЬНЫЙ И РЕАЛЬНЫЙ ГАЗЫ

2.1.1. Идеальный газ

В различных разделах физической химии, особенно - в химической термодинамике, широко используется понятие идеальный газ.

Идеальный газ - определенная модель газа, применяемая для описания свойств реальных газов с той или иной степенью приближения, зависящей от величины давления, температуры.

Идеальный газ - это такой газ, который подчиняется следующим трем газовым законам - законам идеальных газов.

1. Закон Бойля - Мариотта. При постоянной температуре объемы данной массы газа обратно пропорциональны их давлениям:

где Р - давление газа, V - его объем при постоянной температуре.

Закон Бойля-Мариотта был открыт английским физиком и химиком Р. Бойлем (1627-1691) в 1662 г. и французским физиком Э. Мариоттом (1620-1684) в 1676 г.

2. Закон Шарля-Гей-Люссака. Объем V данной массы газа при постоянном давлении Р есть линейная функция температуры, выраженной в градусах Цельсия. Если температуру выразить в кельвинах, то объем газа V пропорционален абсолютной температуре Т:

Давление Р данной массы газа при постоянном объеме V также есть линейная функция температуры, выраженной в градусах Цельсия. При выражении температуры в кельвинах давление газа Р пропорцио- нально абсолютной температуре Т:

Зависимость объема газа от температуры была установлена французским ученым Ж. Гей-Люссаком (1778-1850) в 1802 г., а зависимость давления от температуры - Ж. Шарлем (1746-1823) в 1787 г.

3. Закон Авогадро. При одинаковых температурах и давлениях одинаковые объемы различных газов содержат одинаковое число молекул.

Этот закон был установлен итальянским исследователем А. Авогадро (1776-1856) в 1811 г.

Из законов Бойля-Мариотта и Шарля-Гей-Люссака следует, что состояние идеального газа описывается тремя параметрами (пере- менными величинами) P, V, T, причем только две из этих переменных являются независимыми, а третья может быть рассчитана, если известны две другие переменные. Уравнение, которое связывает все эти три величины P, V, T, называется уравнением состояния. Для идеальных газов оно имеет вид: