Газовые законы

Закон Бойля—Мариотта. При постоянной массе и температуре газа произведение давления газа на его объем есть величина постоянная.

Действительно, из уравнения (J-1) мы видим, что если масса взятого газа Nm и его абсолютная температура Т постоянны, то, учитывая неизменность М, можно написать:

В более общем случае, когда постоянной остается только температура, а количество газа меняется, можно написать:

Произведение давления газа на его объем при неизменной температуре прямо пропорционально массе газа. Отсюда следует, что величиною pV вполне определяется количество газа, если его температура остается неизменной. При решении многих практических задач вакуумной техники бывает удобно количество газа выражать именно через произведение pV.

В зависимости от единиц, в которых выражено давление р или объем V, единица pV может выражаться как бар-см³, {мм рт. ст.)-см³, {мк рт. ст.) л и т. п.

Из (1-4) следует: р — const = const -р, гдер = -р- — плотность газа; таким образом, при постоянной температуре давление газа пропорционально его плотности.

Соотношение (1-6) носит также название закона Шарля.

Закон Дальтона. Полное давление смеси химически невзаимодействующих газов равно сумме парциальных давлений отдельных газов.

Парциальным давлением газа, входящего в смесь, называется то давление, которое этот газ имел бы, если бы в объеме смеси он был только один.

Этот закон можно представить следующим образом: где р_см — полное давление смеси;

Р_п — парциальные давления газов, составляющих смесь.

Вывод этого закона очень прост: если выразить количества каждого входящего в смесь газа в единицах pV, то, очевидно, где У_см — объем смеси газов.

Далее после сокращения на V_см получаем уравнение (1-7).

Кроме понятия о плотности газа р как о массе в единице объема, полезно ввести понятие о так называемой молекулярной концентрации газа как о количестве молекул газа в единице объема. Очевидно, N₁m = p; следовательно, при постоянной температуре давление пропорционально также и молекулярной концентрации газа.

Закон Гей-Люссака. При постоянной массе и давлении газа объем газа прямо пропорционален его абсолютной температуре.

Действительно, из уравнения (1-1) мы видим, что если Nm и р постоянны, то, учитывая неизменность М, можно написать:

Воспользовавшись уравнением (1-1), можно получить другое выражение закона Гей-Люссака: при постоянной массе и объеме газа давление газа прямо пропорционально его абсолютной температуре. Действительно, из уравнения (1-1) при постоянных Nm и V следует: