Закон Авогадро

Закон Авогадро был открыт экспериментальным путём в 1811 году и напрямую с числом Авогадро не связан. Формулируется он следующим образом.

При одинаковых давлениях и одинаковых температурах в равных объёмах различных идеальных газов содержится одинаковое число молекул, или, что то же самое, при одинаковых давлениях и одинаковых температурах моль различных идеальных газов занимает одинаковый объём.

Опытным путём установлено, что при нормальных условиях (н.у. Т_о = 273,15 К и р_о = 1 атм = 101325 Па) один киломоль любого идеального газа занимает объём 22,4136 ≈ 22,4 м³. Соответственно один моль будет занимать объём V_o = 22,4 · 10^–3 м³.

Этот факт можно рассматривать, как следствие из закона Авогадро для н.у.

2.4. Уравнение Клапейрона – Менделеева

Как уже отмечалось (п. 2.1 данного приложения), путём обобщения экспериментальных данных было получено уравнение состояния идеального газа (1). Учитывая определение удельного объёма его можно переписать в виде:

или р V = M R T, (1)

где V – объём газа, м³; M – масса газа, кг.

Соотношение (1) справедливо всегда, в частности, оно будет выполняться для одного киломоля некоторого идеального газа, находящегося при нормальных условиях. Для такого случая, исходя из (1), можно записать:

, (2)

где р_о и Т_о – нормальные давление и температура соответственно
р_о = 101325 Па, Т_о = 273,15 К; – объём, который занимает один киломоль идеального газа при н.у. = 22,4 м³; М¹ – масса одного киломоля газа, кг.

Значение массы одного киломоля (10³ молей) газа определяется
(см. п. 2.2 формулу (2)) следующим образом:

М¹ = μ · 1 · 10³, (3)

где μ – молярная масса газа, кг/моль.

Подставляя (3) в (2) получаем:

или . (4)

Подставляя в (4) известные численные значения для р_о, и Т_о, получаем:

, Дж/(кг·К). (5)

Размерность у числа 8,314, стоящего в числителе (5) Дж/(моль·К). Это число обозначается буквой R_μ, Дж/(моль·К), и называется универсальной газовой постоянной.