Основные газовые законы

Количественные расчеты между веществами, находящимися в газообразном состоянии, удобнее производить не по массе, а по объему. Наиболее важными законами газового состояния являются законы Авогадро, Менделеева-Клапейрона и Дальтона.

Закон Авогадро:в равных объемах любых газов, взятых при одной и той же температуре и одинаковом давлении, содержится одинаковое число молекул. Это означает, что одно и то же число молекул любого газа занимает при одинаковых физических условиях один и тот же объем. Из закона Авогадро вытекает два важных следствия:

Следствие 1: при одинаковых физических условиях (то есть Р,Т = const) 1 моль любого газа занимает один и тот же объем, который называют молярным объемом V_M. При нормальных условиях (н.у.) – давление 101,325 кПа (1 атм или 760 мм рт. ст.), температура 273 К (0 °С) – этот объем равен V = 22,4 дм³/моль;

Следствие 2: отношение масс равных объемов различных газов равно отношению их молярных масс:

, (3)

где m₁, m₂ – массы газов, г; M₁, M₂ – молярные массы газов, г/моль. Отношение называется относительной плотностью первого газа по второму D . Тогда из формулы (3) следует, что

M₁ = M₂ × D . (4)

Зависимость между количеством идеального газа, его объемом, давлением и температурой можно выразить равенством, которое отражает закон Менделеева-Клапейрона:

, (5)

где = n, моль; P – давление, Па; V – объем, м³; R = 8,314 - универсальная газовая постоянная; T – температура, К.

Если газообразная фаза представляет собой смесь нескольких газов, химически не взаимодействующих друг с другом, то общее давление такой смеси Р можно определить по закону Дальтона:

Р = Р₁ + Р₂ + Р₃ + … , (6)

где Р – общее давление; Р₁, Р₂, Р₃ … - парциальные давления газов 1, 2, 3 … .

Парциальным давлением газа Р_i в смеси называется давление, которое производил бы этот газ, если бы при тех же физических условиях он занимал объем всей газовой смеси. Его можно рассчитать по формулам:

Р_i = , (7)

P_i = x_i × P, (8)

где n_i – число моль i-го газа в смеси; – мольная доля i-го газа в смеси.