Основные законы идеальных газов

Законы поведения идеальных газов были найдены эмпирическим путем в 17-19 столетиях.

В 1662 г. Р. Бойль и в 1676 г. Э. Мариотт независимо друг от друга обнаружили, что при постоянной температуре произведение давления газа на его объем величина постоянная. Т.е. при изотермическом процессе расширения или сжатия газа

(6.15)

Это соотношение имеет название закона Бойля-Мариотта. Отсюда можно записать

или (6.16)

На рис. 6.1 показаны изотермический, изобарный и изохорный процессы.

Рис. 6.1. Изобарный, изохорный и изотермический процессы

При изображении изотермического процесса в р–u координатной сетке (исходя из уравнения ) изотерма примет вид равнобокой гиперболы. Это значит, что площади (1-a-2-0, 3-b-4-0 и 5-c-6-0) будут равны. Кривая (a-b-c) называется изотермой.

Закон Гей-Люссака (1802) устанавливает зависимость между удельным объемом и абсолютной температурой при . При постоянном давлении удельный объем газа изменяется прямо пропорционально температуре.

(6.17)

Процесс при называется изобарным, изображается в р–u координатах изобарой a-c'.

Примеры изотермического процесса: кипение воды в открытом сосуде (или конденсация пара), таяние льда (или замерзание воды).

Изобарный процесс – нагрев воды в открытом сосуде.

Процессы при постоянном объеме называются изохорными и подчиняются закону Шарля (например нагрев воды в герметически закрытом сосуде). При постоянном удельном объеме абсолютное давление газа изменяется прямо пропорционально изменению давления (температуры)

(6.18)

Прямая a-c'' изображает изохорный процесс в р–u диаграмме и называется изохорой.