Mendeļejeva klapeirona vadība. Ideāla gāze

Gāze ir viens no četriem agregācijas stāvokļiem, kuros var pastāvēt viela.

Daļiņas, kas veido gāzi, ir ļoti kustīgas. Viņi pārvietojas gandrīz brīvi un haotiski, periodiski saduroties savā starpā kā biljarda bumbiņas. Tādu sadursmi sauc elastīga sadursme . Sadursmes laikā viņi krasi maina savas kustības raksturu.

Tā kā gāzveida vielās attālums starp molekulām, atomiem un joniem ir daudz lielāks par to izmēriem, šīs daļiņas ļoti vāji mijiedarbojas viena ar otru, un to potenciālā mijiedarbības enerģija ir ļoti maza, salīdzinot ar kinētisko enerģiju.

Savienojumi starp molekulām reālā gāzē ir sarežģīti. Tāpēc arī ir diezgan grūti aprakstīt tā temperatūras, spiediena, tilpuma atkarību no pašu molekulu īpašībām, to daudzuma un kustības ātruma. Bet uzdevums ir ievērojami vienkāršots, ja mēs to uzskatām īstas gāzes vietā matemātiskais modelis - ideāla gāze .

Tiek pieņemts, ka ideālā gāzes modelī starp molekulām nav pievilcīgu vai atgrūdošu spēku. Viņi visi pārvietojas neatkarīgi viens no otra. Un katram no tiem var attiecināt klasiskās Ņūtona mehānikas likumus. Un tie mijiedarbojas viens ar otru tikai elastīgu sadursmju laikā. Pati sadursmes laiks ir ļoti īss, salīdzinot ar laiku starp sadursmēm.

Klasiskā ideālā gāze

Mēģināsim iedomāties ideālās gāzes molekulas kā mazas bumbiņas, kas atrodas milzīgā kubā lielā attālumā viena no otras. Šī attāluma dēļ viņi nevar mijiedarboties viens ar otru. Tāpēc to potenciālā enerģija ir nulle. Bet šīs bumbiņas pārvietojas lielā ātrumā. Tas nozīmē, ka tiem ir kinētiskā enerģija. Saduroties savā starpā un ar kuba sienām, tās uzvedas kā bumbiņas, tas ir, elastīgi atlec. Tajā pašā laikā viņi maina kustības virzienu, bet nemaina ātrumu. Aptuveni šādi izskatās molekulu kustība ideālā gāzē.

1. Ideālas gāzes molekulu mijiedarbības potenciālā enerģija ir tik maza, ka tā tiek ignorēta salīdzinājumā ar kinētisko enerģiju.
2. Arī ideālās gāzes molekulas ir tik mazas, ka tās var uzskatīt par materiāliem punktiem. Un tas nozīmē, ka viņi kopējais apjoms ir arī niecīgs salīdzinājumā ar trauka tilpumu, kurā atrodas gāze. Un arī šis apjoms ir atstāts novārtā.
3. Vidējais laiks starp molekulu sadursmēm ir daudz lielāks nekā to mijiedarbības laiks sadursmes laikā. Tāpēc arī mijiedarbības laiks tiek ignorēts.

Gāze vienmēr iegūst tā tvertnes formu, kurā tā atrodas. Kustīgās daļiņas saduras viena ar otru un ar konteinera sienām. Trieciena laikā katra molekula ļoti īsu laiku iedarbojas uz sienu. Tā tas rodas spiedienu . Kopējais gāzes spiediens ir visu molekulu spiedienu summa.

Ideāls gāzes stāvokļa vienādojums

Ideālās gāzes stāvokli raksturo trīs parametri: spiedienu, apjoms Un temperatūra. Attiecības starp tām apraksta ar vienādojumu:

Kur r - spiediens,

V M - molārais tilpums,

R - universāla gāzes konstante,

T - absolūtā temperatūra(Kelvina grādi).

Jo V M = V / n , Kur V - apjoms, n - vielas daudzums un n= m/M , Tas

Kur m - gāzes masa, M - molārā masa. Šo vienādojumu sauc Mendeļejeva-Kleiperona vienādojums .

Pie nemainīgas masas vienādojums kļūst:

Šo vienādojumu sauc vienotais gāzes likums .

Izmantojot Mendeļejeva-Kliperona likumu, vienu no gāzes parametriem var noteikt, ja ir zināmi pārējie divi.

Izoprocesi

Izmantojot vienotā gāzes likuma vienādojumu, iespējams pētīt procesus, kuros gāzes masa un viens no svarīgākajiem parametriem - spiediens, temperatūra vai tilpums - paliek nemainīgi. Fizikā šādus procesus sauc izoprocesi .

No Vienotais gāzes likums noved pie citiem svarīgiem gāzes likumiem: Boila-Mariotas likums, Geja-Lusaka likums, Čārlza likums jeb Geja-Lusaka otrais likums.

Izotermisks process

Tiek saukts process, kurā mainās spiediens vai tilpums, bet temperatūra paliek nemainīga izotermisks process .

Izotermiskā procesā T = const, m = const .

Gāzes uzvedību izotermiskā procesā apraksta ar Boila-Mariotas likums . Šis likums tika atklāts eksperimentāli Angļu fiziķis Roberts Boils 1662. gadā un Franču fiziķis Edme Mariote 1679. gadā. Turklāt viņi to darīja neatkarīgi viens no otra. Boila-Marriota likums ir formulēts šādi: Ideālā gāzē nemainīgā temperatūrā arī gāzes spiediena un tilpuma reizinājums ir nemainīgs.

Boila-Marriota vienādojumu var iegūt no vienotā gāzes likuma. Aizstāšana formulā T = konst , mēs saņemam

lpp · V = konst

Šis ir tas Boila-Mariotas likums . No formulas ir skaidrs, ka gāzes spiediens nemainīgā temperatūrā ir apgriezti proporcionāls tās tilpumam. Jo augstāks spiediens, jo mazāks skaļums un otrādi.

Kā izskaidrot šo fenomenu? Kāpēc gāzes spiediens samazinās, palielinoties gāzes tilpumam?

Tā kā gāzes temperatūra nemainās, molekulu sadursmju biežums ar trauka sienām nemainās. Ja tilpums palielinās, molekulu koncentrācija kļūst mazāka. Līdz ar to uz laukuma vienību laika vienībā būs mazāk molekulu, kas saduras ar sienām. Spiediens pazeminās. Samazinoties skaļumam, sadursmju skaits, gluži pretēji, palielinās. Attiecīgi palielinās spiediens.

Grafiski izotermisks process tiek parādīts līknes plaknē, ko sauc izoterma . Viņai ir forma hiperbolas.

Katrai temperatūras vērtībai ir sava izoterma. Jo augstāka temperatūra, jo augstāk atrodas atbilstošā izoterma.

Izobāriskais process

Tiek saukti procesi, kas maina gāzes temperatūru un tilpumu nemainīgā spiedienā izobarisks . Šim procesam m = const, P = const.

Tika noteikta arī gāzes tilpuma atkarība no tās temperatūras nemainīgā spiedienā eksperimentāli Franču ķīmiķis un fiziķis Džozefs Luiss Gajs-Lussaks, kurš to izdeva 1802. Tāpēc tas tiek saukts Geja-Lusaka likums : " Pr un pastāvīgs spiediens, nemainīgas gāzes masas tilpuma attiecība pret tās absolūto temperatūru ir nemainīga vērtība."

Plkst P = konst vienotā gāzes likuma vienādojums pārvēršas par Gay-Lussac vienādojums .

Izobāriskā procesa piemērs ir gāze, kas atrodas cilindra iekšpusē, kurā kustas virzulis. Paaugstinoties temperatūrai, palielinās molekulu biežums, kas saskaras ar sienām. Spiediens palielinās un virzulis paceļas. Tā rezultātā palielinās gāzes aizņemtais tilpums balonā.

Grafiski izobārs process tiek attēlots ar taisnu līniju, ko sauc izobārs .

Jo augstāks spiediens gāzē, jo zemāk grafikā atrodas atbilstošais izobārs.

Izohorisks process

izohorisks, vai izohorisks, ir ideālas gāzes spiediena un temperatūras maiņas process nemainīgā tilpumā.

Izohoriskam procesam m = const, V = const.

Ir ļoti vienkārši iedomāties šādu procesu. Tas notiek fiksēta tilpuma traukā. Piemēram, cilindrā virzulis, kurā nekustas, bet ir stingri nostiprināts.

Izohoriskais process ir aprakstīts Kārļa likums : « Noteiktai gāzes masai nemainīgā tilpumā tās spiediens ir proporcionāls temperatūrai" Franču izgudrotājs un zinātnieks Žaks Aleksandrs Sēzars Šarls 1787. gadā nodibināja šīs attiecības ar eksperimentiem. 1802. gadā to noskaidroja Gay-Lussac. Tāpēc šo likumu dažreiz sauc Gay-Lussac otrais likums.

Plkst V = konst no vienotā gāzes likuma vienādojuma mēs iegūstam vienādojumu Kārļa likums vai Gay-Lussac otrais likums .

Pie nemainīga tilpuma gāzes spiediens palielinās, ja paaugstinās tās temperatūra. .

Grafikos izohorisku procesu attēlo līnija, ko sauc izohors .

Kā lielāks apjoms ko aizņem gāze, jo zemāk atrodas šim tilpumam atbilstošais izohors.

Patiesībā nevienu gāzes parametru nevar saglabāt nemainīgu. To var izdarīt tikai laboratorijas apstākļos.

Protams, ideāla gāze dabā nepastāv. Bet īstās retinātās gāzēs ļoti zemās temperatūrās un spiedienā, kas nav augstāks par 200 atmosfērām, attālums starp molekulām ir daudz lielāks par to izmēriem. Tāpēc to īpašības ir līdzīgas ideālas gāzes īpašībām.

1. Ideāla gāze ir gāze, kurā nav starpmolekulāru mijiedarbības spēku. Ar pietiekamu precizitātes pakāpi gāzes var uzskatīt par ideālām gadījumos, kad tiek uzskatīts, ka to stāvokļi atrodas tālu no fāzu transformāciju apgabaliem.
2. Ideālām gāzēm ir spēkā šādi likumi:

a) Boila likums - Mapuomma: nemainīgā temperatūrā un masā gāzes spiediena un tilpuma skaitlisko vērtību reizinājums ir nemainīgs:
pV = konst

Grafiski šis likums PV koordinātēs ir attēlots ar līniju, ko sauc par izotermu (1. att.).

b) Gay-Lussac likums: pie nemainīga spiediena noteiktas gāzes masas tilpums ir tieši proporcionāls tās absolūtajai temperatūrai:
V = V0(1 + at)

kur V ir gāzes tilpums temperatūrā t, °C; V0 ir tā tilpums 0 °C temperatūrā. Lielumu a sauc par tilpuma izplešanās temperatūras koeficientu. Visām gāzēm a = (1/273°С-1). Tāpēc
V = V0(1 +(1/273)t)

Grafiski tilpuma atkarība no temperatūras ir attēlota ar taisnu līniju - izobaru (2. att.). Ļoti zemā temperatūrā (tuvu -273°C) Geja-Lusaka likums nav izpildīts, tāpēc cieta līnija grafikā aizstāts ar punktētu līniju.

c) Čārlza likums: nemainīgā tilpumā noteiktas gāzes masas spiediens ir tieši proporcionāls tās absolūtajai temperatūrai:
p = p0(1+gt)

kur p0 ir gāzes spiediens temperatūrā t = 273,15 K.
Vērtību g sauc par spiediena temperatūras koeficientu. Tās vērtība nav atkarīga no gāzes rakstura; visām gāzēm = 1/273 °C-1. Tādējādi
p = p0(1 + (1/273)t)

Grafiskā spiediena atkarība no temperatūras ir attēlota ar taisnu līniju - izohoru (3. att.).

d) Avogadro likums: pie vienādiem spiedieniem un vienādām temperatūrām un vienādos apjomos satur dažādas ideālās gāzes tas pats numurs molekulas; vai, kas ir tas pats: pie vienādiem spiedieniem un vienādām temperatūrām dažādu ideālo gāzu gramu molekulas aizņem vienādus tilpumus.
Tā, piemēram, normālos apstākļos (t = 0°C un p = 1 atm = 760 mm Hg) visu ideālo gāzu gramu molekulas aizņem tilpumu Vm = 22,414 litri To molekulu skaits, kas atrodas ideāla 1 cm3 gāzi normālos apstākļos sauc par Loschmidt skaitli; tas ir vienāds ar 2,687*1019> 1/cm3
3. Ideālas gāzes stāvokļa vienādojumam ir šāda forma:
pVm = RT

kur p, Vm un T ir gāzes spiediens, molārais tilpums un absolūtā temperatūra, un R ir universālā gāzes konstante, kas skaitliski vienāda ar darbu, ko veic 1 mols ideālas gāzes, kad to izobariski karsē par vienu grādu:
R = 8,31*103 J/(kmol*deg)

Patvaļīgai gāzes masai M tilpums būs V = (M/m) * Vm, un stāvokļa vienādojumam ir šāda forma:
pV = (M/m)RT

Šo vienādojumu sauc par Mendeļejeva-Klapeirona vienādojumu.
4. No Mendeļejeva-Klapeirona vienādojuma izriet, ka ideālas gāzes tilpuma vienībā esošo molekulu skaits n0 ir vienāds ar
n0 = NA/Vm = p*NA/(R*T) = p/(kT)

kur k = R/NA = 1/38*1023 J/deg — Bolcmaņa konstante, NA — Avogadro skaitlis.

Šis vienādojums ir spēkā visām gāzēm jebkuros daudzumos un visām P, V un T vērtībām, pie kurām gāzes var uzskatīt par ideālām

kur R ir universālā gāzes konstante;

R=8,314 J/mol k =0,0821 l amu/mol k

Gāzu maisījumu sastāvu izsaka, izmantojot tilpuma daļu - dotās sastāvdaļas tilpuma attiecību pret kopējo maisījuma tilpumu

kur ir komponenta X tilpuma daļa, V(x) ir komponenta X tilpums; V ir sistēmas tilpums.

Tilpuma daļa ir bezizmēra lielums, ko izsaka vienības daļās vai procentos.

IV. Problēmu risināšanas piemēri.

1. problēma. Kādu tilpumu zemes līmenī aizņem 0,2 moli jebkuras gāzes?

Risinājums: Vielas daudzumu nosaka pēc formulas:

2. problēma. Kāds ir skaļums standarta apstākļos? ņem 11g. oglekļa dioksīds?

Risinājums: tiek noteikts vielas daudzums

3. problēma. Aprēķiniet ūdeņraža hlorīda relatīvo blīvumu pret slāpekli, ūdeņradi un gaisu.

Risinājums: Relatīvais blīvums tiek noteikts pēc formulas:

4. problēma.Gāzes molekulmasas aprēķins noteiktam tilpumam.

327 ml gāzes masa 13 0 C temperatūrā un 1,04 * 10 5 Pa spiedienā ir vienāda ar 828 g.

Aprēķiniet gāzes molekulmasu.

Risinājums: Gāzes molekulmasu var aprēķināt, izmantojot Mendeļejeva-Klapeirona vienādojumu:

Gāzes konstantes vērtību nosaka pieņemtās mērvienības. Ja spiedienu mēra Pa un tilpumu m3, tad.

5. problēma. Absolūtās masas aprēķins vielas molekulā.

1. Nosakiet gāzes molekulas masu, ja 1 litra gāzes masa zemes līmenī. vienāds ar 1,785 g.

Risinājums: pamatojoties uz gāzes molekulāro tilpumu, mēs nosakām gāzes mola masu

kur m ir gāzes masa;

M – gāzes molārā masa;

Vm – molārais tilpums, 22,4 l/mol;

V – gāzes tilpums.

2. Molekulu skaits jebkuras vielas molā ir vienāds ar Avogadro konstanti (). Tāpēc molekulu skaits m ir vienāds ar:

6. problēma. Cik molekulu ir 1 ml ūdeņraža standarta apstākļos?

Risinājums: Saskaņā ar Avogadro likumu 1 mols gāzes pie Nr. aizņem 22,4 litru tilpumu, 1 mols gāzes satur (mol -1) molekulas.

22,4 l satur 6,02 * 10 23 molekulas

1 ml ūdeņraža satur X molekulas

7. problēma. Formulu atvasināšana.

es organisko vielu satur oglekli (masas daļa 84,21%) un ūdeņradi (15,79%). Vielas tvaika blīvums gaisā ir 3,93.

Nosakiet vielas formulu.

Risinājums: mēs attēlojam vielas formulu formā CxHy.

1. Aprēķiniet ogļūdeņraža molāro masu, izmantojot gaisa blīvumu.

2. Noteikt oglekļa un ūdeņraža vielu daudzumu

II.

Nosakiet vielas formulu. Ar 145 g tā saturu iegūst 330 g CO 2 un 135 g H 2 O. Šīs vielas relatīvais tvaika blīvums attiecībā pret ūdeņradi ir 29.

1. Nosakiet nezināmās vielas masu:

2. Nosakiet ūdeņraža masu:

2.2. Nosakiet oglekļa masu:

2.3. Mēs nosakām, vai ir trešais elements - skābeklis.

Tas. m(O) = 40 g

Lai izteiktu iegūto vienādojumu ar veseliem skaitļiem (jo tas ir atomu skaits molekulā), mēs visus tā skaitļus sadalām ar mazāko no tiem

Tad vienkāršākā nezināmās vielas formula ir C 3 H 6 O.

2.5. → visvienkāršākā formula ir nezināmā viela, ko mēs meklējam.

Atbilde: C 3 H 5 O 8. problēma

: (Izlemiet pats)

Savienojums satur 46,15% oglekļa, pārējais slāpeklis. Gaisa blīvums ir 1,79.

Atrodiet savienojuma patieso formulu. 9. problēma

: (izlemiet paši)

Vai molekulu skaits ir vienāds?

a) 0,5 g slāpekļa un 0,5 g metāna

b) 0,5 l slāpekļa un 0,5 l metāna

c) maisījumos ar 1,1 g CO 2 un 2,4 g ozona un 1,32 g CO 2 un 2,16 g ozona 10. problēma

: Ūdeņraža halogenīda relatīvais blīvums gaisā ir 2,8.

Nosakiet šīs gāzes blīvumu gaisā un nosauciet to.

Risinājums: saskaņā ar gāzes stāvokļa likumu, t.i. ūdeņraža halogenīda molmasas (M (HX)) attiecība pret gaisa molmasu (M HX) ir 2,8 →

Tad halogēna molārā masa ir:

→ X ir Br un gāze ir bromūdeņradis.

Kā jau norādīts, noteiktas masas stāvokli nosaka trīs termodinamiskie parametri: spiediens p, tilpums V un temperatūra T. Starp šiem parametriem pastāv noteikta saistība, t.s. stāvokļa vienādojums.

Franču fiziķis B. Klepeirons atvasināja ideālās gāzes stāvokļa vienādojumu, apvienojot Boila-Mariota un Geja-Lusaka likumus.

1) izotermiska (izoterma 1-1¢),

2) izohorisks (izohors 1¢-2).

Saskaņā ar Boila-Mariota likumiem (1.1.) un Gay-Lussac (1.4.) mēs rakstām:

Izslēdzot p 1 " no vienādojumiem (1.5) un (1.6), mēs iegūstam

Tā kā stāvokļi 1 un 2 tika izvēlēti patvaļīgi, noteiktai gāzes masai vērtība paliek nemainīga, t.i.

. (1.7)
Izteiksme (1.7) ir Klepeirona vienādojums, kurā B ir gāzes konstante, kas dažādām gāzēm ir atšķirīga.

Krievu zinātnieks D.I.Mendeļejevs apvienoja Klapeirona vienādojumu ar Avogadro likumu, sasaistot vienādojumu (1.7) ar vienu molu, izmantojot molāro tilpumu V m. Saskaņā ar Avogadro likumu pie viena un tā paša p un T visu gāzu moli aizņem vienādu molāro tilpumu V m, tāpēc konstante B visām gāzēm būs vienāda. Šo konstanti, kas ir kopīga visām gāzēm, apzīmē ar R un sauc molārā gāzes konstante. Vienādojums

apmierina tikai ideālu gāzi, un tā arī ir ideālās gāzes stāvokļa vienādojums, sauc arī Mendeļejeva-Klepeirona vienādojums.

Skaitliskā vērtība molāro gāzes konstanti nosakām pēc formulas (1.8), pieņemot, ka gāzes mols atrodas normālos apstākļos (p 0 = 1,013 × 10 5 Pa, T 0 = 273,15 K, V m = 22,41 × 10 -3 m 3 / mol ): R = 8,31 J/(mol K).

No vienādojuma (1.8) gāzes molam var pāriet uz Klapeirona-Mendeļejeva vienādojumu patvaļīgai gāzes masai. Ja pie noteikta spiediena un temperatūras viens mols gāzes aizņem tilpumu V m, tad tādos pašos apstākļos gāzes masa m aizņems tilpumu, kur M ir molārā masa(viena mola vielas masa). Molārās masas vienība ir kilograms uz molu (kg/mol). Klepeirona-Mendeļejeva vienādojums gāzes masai m

kur ir vielas daudzums.

Bieži tiek izmantota nedaudz atšķirīga ideālās gāzes stāvokļa vienādojuma forma, ieviešot Bolcmana konstante:

Pamatojoties uz to, formā ierakstām stāvokļa vienādojumu (1.8).

kur ir molekulu koncentrācija (molekulu skaits tilpuma vienībā). Tādējādi no Eq.

р=nkT (1,10)
no tā izriet, ka ideālās gāzes spiediens noteiktā temperatūrā ir tieši proporcionāls tās molekulu koncentrācijai (vai gāzes blīvumam). Tajā pašā temperatūrā un spiedienā visas gāzes satur vienādu molekulu skaitu tilpuma vienībā. Tiek saukts to molekulu skaits, kas normālos apstākļos atrodas 1 m 3 gāzes Loschmidt numurs:

Molekulārās kinētikas pamatvienādojums

Ideālās gāzes teorijas

Lai iegūtu molekulārās kinētiskās teorijas pamatvienādojumu, apsveriet monatomisku ideālo gāzi. Pieņemsim, ka gāzes molekulas pārvietojas haotiski, savstarpējo sadursmju skaits starp tām ir niecīgs, salīdzinot ar triecienu skaitu uz trauka sienām, un molekulu sadursmes ar trauka sienām ir absolūti elastīgas. Izvēlēsimies kādu elementāru laukumu DS uz trauka sienas (50. att.) un aprēķināsim uz šo laukumu iedarboto spiedienu.

DS vietas laikā Dt tiek sasniegtas tikai tās molekulas, kuras ir iekļautas cilindra tilpumā ar pamatni DS un augstumu Dt (50. att.).

Šo molekulu skaits ir vienāds ar nDSDt (molekulu n-koncentrācija). Tomēr jāņem vērā, ka patiesībā molekulas virzās uz DS vietu dažādos leņķos un tām ir atšķirīgs ātrums, un molekulu ātrums mainās ar katru sadursmi. Aprēķinu vienkāršošanai molekulu haotiskā kustība tiek aizstāta ar kustību pa trim savstarpēji perpendikulāriem virzieniem tā, lai jebkurā brīdī 1/3 molekulu kustētos pa katru no tiem, pusei (1/6) pārvietojoties pa noteiktu virzienu. vienā virzienā, puse pretējā virzienā. Tad molekulu triecienu skaits, kas pārvietojas noteiktā virzienā uz platformas DS, būs 1/6nDS Dt. Saduroties ar platformu, šīs molekulas uz to pārnes impulsu

Mendeļejeva-Klapeirona vienādojums ir ideālas gāzes stāvokļa vienādojums, kas apzīmēts ar 1 molu gāzes. 1874. gadā D.I. Mendeļejevs, pamatojoties uz Klapeirona vienādojumu, apvienojot to ar Avogadro likumu, izmantojot molāro tilpumu V m un attiecinot to ar 1 molu, atvasināja stāvokļa vienādojumu 1 molam ideālas gāzes:

pV = RT, Kur R- universāla gāzes konstante,

R = 8,31 J/(mol. K)

Klapeirona-Mendeļejeva vienādojums parāda, ka noteiktai gāzes masai ir iespējams vienlaicīgi mainīt trīs parametrus, kas raksturo ideālās gāzes stāvokli. Patvaļīgai gāzes masai M, kuras molārā masa ir m: pV = (M/m) . RT. vai pV = N A kT,

kur N A ir Avogadro skaitlis, k ir Bolcmaņa konstante.

Vienādojuma atvasināšana:

Izmantojot ideālās gāzes stāvokļa vienādojumu, var pētīt procesus, kuros gāzes masa un viens no parametriem - spiediens, tilpums vai temperatūra - paliek nemainīgs, un mainās tikai pārējie divi, un teorētiski iegūt tiem gāzes likumus. gāzes stāvokļa maiņas apstākļi.

Lai gāzes temperatūra procesa laikā paliktu nemainīga, ir nepieciešams, lai gāze varētu apmainīties ar siltumu ar ārēju lielu sistēmu - termostatu. Ārējā vide (atmosfēras gaiss) var spēlēt termostata lomu. Saskaņā ar Boila-Marriota likumu gāzes spiediens ir apgriezti proporcionāls tās tilpumam: P 1 V 1 =P 2 V 2 =konst. Gāzes spiediena grafiskā atkarība no tilpuma ir attēlota līknes (hiperbolas) formā, ko sauc par izotermu. Dažādas izotermas atbilst dažādām temperatūrām.Izobāriskais process - sistēmas stāvokļa maiņas process pastāvīgā spiedienā. Gāzei ar noteiktu masu gāzes tilpuma attiecība pret tās temperatūru paliek nemainīga, ja gāzes spiediens nemainās. Šis Geja-Lusaka likums. Saskaņā ar Gay-Lussac likumu gāzes tilpums ir tieši proporcionāls tās temperatūrai: V/T=konst. Grafiski šī atkarība ir V-T koordinātas

Izohorisks processir attēlots kā taisna līnija, kas nāk no punkta T=0. Šo taisno līniju sauc par izobāru. Dažādi spiedieni atbilst dažādiem izobāriem. Gay-Lussac likums netiek ievērots zemās temperatūrās, kas ir tuvu gāzu sašķidrināšanas (kondensācijas) temperatūrai.

Tātad no likuma pV = (M/m). RT atvasina šādus likumus:

T = konst=> PV = konst- Boila likums - Mariota.

p = const => V/T = konst- Geja-Lusaka likums.

Ja ideāla gāze ir vairāku gāzu maisījums, tad saskaņā ar Daltona likumu ideālo gāzu maisījuma spiediens ir vienāds ar tajā ienākošo gāzu parciālo spiedienu summu. Daļējs spiediens ir spiediens, ko gāze radītu, ja tā viena pati aizņemtu visu tilpumu, kas vienāds ar maisījuma tilpumu.

Dažus varētu interesēt jautājums par to, kā bija iespējams noteikt Avogadro konstanti N A = 6,02·10 23? Avogadro skaitļa vērtību eksperimentāli noteica tikai 19. gadsimta beigās un 20. gadsimta sākumā. Aprakstīsim vienu no šiem eksperimentiem.

Rādija elementa paraugu, kas sver 0,5 g, ievietoja traukā ar tilpumu V = 30 ml, evakuēja dziļā vakuumā un tur vienu gadu. Bija zināms, ka 1 g rādija izdala 3,7 10 10 alfa daļiņas sekundē. Šīs daļiņas ir hēlija kodoli, kas nekavējoties pieņem elektronus no trauka sieniņām un pārvēršas par hēlija atomiem. Gada laikā spiediens traukā paaugstinājās līdz 7,95·10 -4 atm (27 o C temperatūrā). Rādija masas izmaiņas gada laikā var neņemt vērā. Tātad, ar ko N A ir vienāds?

Vispirms noskaidrosim, cik alfa daļiņu (tas ir, hēlija atomu) izveidojās vienā gadā. Apzīmēsim šo skaitli kā N atomus:

N = 3,7 10 10 0,5 g 60 sek 60 min 24 stundas 365 dienas = 5,83 10 17 atomi.

Uzrakstīsim Klapeirona-Mendeļejeva vienādojumu PV = n RT un ņemiet vērā, ka hēlija molu skaits n= N/N A . No šejienes:

N A = NRT = 5,83 . 10 17 . 0,0821 . 300 = 6,02 . 10 23

PV 7,95. 10 -4. 3. 10 -2

20. gadsimta sākumā šī Avogadro konstantes noteikšanas metode bija visprecīzākā. Bet kāpēc eksperiments ilga tik ilgi (gadu)? Fakts ir tāds, ka rādiju ir ļoti grūti iegūt. Ar tā nelielo daudzumu (0,5 g) šī elementa radioaktīvā sabrukšana rada ļoti maz hēlija. Un jo mazāk gāzes slēgtā traukā, jo mazāks spiediens radīs un būs lielāka mērījuma kļūda. Skaidrs, ka no rādija var izveidoties ievērojams daudzums hēlija tikai pietiekami ilgā laikā.