Уравнение состояния

Для равновесной термодинамической системы существует функциональная связь между параметрами состояния, ко­торая называется уравнением со­стояния. Опыт показывает, что удель­ный объем, температура и давление про­стейших систем, которыми являются газы, пары или жидкости, связаны термическим уравнением состояния вида f (р,v,T) = 0.

Уравнению состояния можно придать другую форму:

р = f ₁ (V,T); V = f₂(р,Т), T = f₃ (P,V); [10]

Эти уравнения показывают, что из трех основных параметров, определяю­щих состояние системы, независимыми являются два любых.

Для решения задач методами термо­динамики совершенно необходимо знать уравнение состояния. Конкретный вид уравнения состояния зависит от индивидуальных свойств вещества. Основные законы идеальных газов

Идеальными газами называют такие, которые полностью подчи­няются законам Бойля-Мариотта и Гей-Люссака. В идеальных газах от­сутствуют силы взаимного притяжения и отталкивания между моле­кулами, а объем самих молекул пренебрежимо мал по сравнению с объемом газа.

Все реальные газы при высоких температурах и малых давлениях почти полностью подходят под понятие «идеальный газ» и практически по свойствам не отличаются от него. Состояние идеального газа — это предельное состояние реального газа, когда давление стремится к ну­лю (р→ 0).

Введение понятия об идеальном газе позволило составить простые математические зависимости между величинами, характеризующими состояние тела, и на основе законов для идеальных газов создать стройную теорию термодинамических процессов.

Закон Бойля-Мариотта устанавливает зависимость между удельным объемом и абсолютным давлением идеального газа в процессе при постоянной температуре. Этот закон был открыт опыт­ным путем английским физиком Бойлем в 1664 г. и не в зависимости от него французским химиком Мариоттом в 1676 г.

Закон Бойля-Мариотта гласит: при постоянной температуре объем, занимаемый идеальным газом, изменяется обратно пропорционально его давлению:

Или при постоянной температуре произведение удельного объема на давление есть величина постоянная: P₁V₁ = P₂V₂ = const

Графически в системе координат PV закон Бойля - Мариотта изо­бражается равнобокой гиперболой. Эта кривая полу­чила название изотермы, а процесс, протекающий при постоянной тем­пературе, — изотермным (изотермическим).

Закон Гей-Люссака устанавливает зависимость между удельным объемом и абсолютной температурой при постоянном давле­нии. Этот закон был открыт экспериментальным путем французским физиком Жозефом Луи Гей-Люссаком в 1802 г.

Закон Гей-Люссака гласит: при постоянном давлении объемы одного и того же количества идеального газа изменяются прямо пропорцио­нально абсолютным температурам:

В системе координат PV закон Гей-Люссака изображается прямой, параллельной оси абсцисс. Эту прямую называют изо­барой, а сам процесс — изобарным или процессом, протекающим при постоянном давлении.