Egy ideális gáz, az ideális gáz állapotegyenlete, hőmérséklete és nyomása, térfogata... a fizika megfelelő részében használt paraméterek és definíciók listája még sokáig folytatható. Ma csak erről a témáról fogunk beszélni.

Mit tekintünk a molekuláris fizikában?

Ebben a részben a fő cél egy ideális gáz. az ideális gázt a normál környezeti feltételek figyelembevételével kaptuk, és erről egy kicsit később beszélünk. Most közelítsük meg ezt a "problémát" messziről.

Tegyük fel, hogy van valami gáztömegünk. Állapotát három karakter segítségével lehet megállapítani. Ezek természetesen a nyomás, a térfogat és a hőmérséklet. A rendszer állapotegyenlete ebben az esetben a megfelelő paraméterek közötti kapcsolat képlete lesz. Így néz ki: F (p, V, T) = 0.

Itt most először lassan közeledünk egy ilyen koncepció ideális gázként való megjelenéséhez. Gáznak nevezik, amelyben a molekulák közötti kölcsönhatások elhanyagolhatóak. Általában ez a természetben nem létezik. Azonban bárki nagyon közel áll hozzá. A nitrogén, az oxigén és a levegő, amelyek normál körülmények között vannak, alig különböznek az ideálistól. Egy ideális gáz állapotegyenletének felírásához használhatjuk a kombinált Kapunk: pV/T = állandó.

Kapcsolódó fogalom #1: Avogadro törvénye

Elmondhatja nekünk, hogy ha ugyanannyi mólnyi abszolút véletlenszerű gázt veszünk, és ugyanolyan körülmények közé helyezzük, beleértve a hőmérsékletet és a nyomást, akkor a gázok ugyanazt a térfogatot foglalják el. A kísérletet különösen normál körülmények között végezték. Ez azt jelenti, hogy a hőmérséklet 273,15 Kelvin volt, a nyomás pedig egy atmoszféra (760 higanymilliméter vagy 101325 Pascal). Ezekkel a paraméterekkel a gáz 22,4 liter térfogatot foglalt el. Ezért azt mondhatjuk, hogy bármely gáz egy móljára a numerikus paraméterek aránya állandó érték lesz. Ezért úgy döntöttek, hogy ezt az ábrát R betűvel jelöljük, és univerzális gázállandónak nevezzük. Így 8,31-nek felel meg. Mértékegység: J/mol*K.

Ideális gáz. Ideális gáz állapotegyenlete és manipulálása

Próbáljuk meg átírni a képletet. Ehhez a következő formában írjuk fel: pV = RT. Ezután egy egyszerű műveletet hajtunk végre, megszorozzuk az egyenlet mindkét oldalát tetszőleges számú mollal. Azt kapjuk, hogy pVu = uRT. Vegyük figyelembe, hogy a moláris térfogat és az anyag mennyiségének szorzata egyszerűen a térfogat. De végül is a mólok száma egyszerre lesz egyenlő a tömeg és a moláris tömeg hányadosával. Így néz ki, világos képet ad arról, hogy egy ideális gáz milyen rendszert alkot. Az ideális gáz állapotegyenlete a következőképpen alakul: pV = mRT/M.

Levezetjük a nyomás képletét

Végezzünk még néhány manipulációt a kapott kifejezésekkel. Ehhez a Mengyelejev-Clapeyron egyenlet jobb oldalát megszorozzuk és elosztjuk az Avogadro-számmal. Most alaposan nézzük meg az anyag mennyiségének szorzatát, és ez nem más, mint a gázban lévő molekulák teljes száma. De ugyanakkor az univerzális gázállandó és az Avogadro-szám aránya megegyezik a Boltzmann-állandóval. Ezért a nyomás képletei a következőképpen írhatók fel: p = NkT/V vagy p = nkT. Itt az n szimbólum a részecskék koncentrációja.

Ideális gázfolyamatok

A molekuláris fizikában létezik olyan, hogy izofolyamatok. Ezek azok, amelyek az egyik állandó paraméterrel zajlanak a rendszerben. Ebben az esetben az anyag tömegének is állandónak kell maradnia. Nézzük őket konkrétabban. Tehát az ideális gáz törvényei.

A nyomás állandó marad

Ez Gay-Lussac törvénye. Így néz ki: V/T = állandó. Másképpen is átírható: V = Vo (1 + at). Itt a egyenlő 1/273,15 K^-1, és ezt "térfogattágulási együtthatónak" nevezik. A hőmérsékletet Celsiusban és Kelvinben is helyettesíthetjük. Ez utóbbi esetben a V = Voat képletet kapjuk.

a hangerő állandó marad

Ez Gay-Lussac második törvénye, amelyet általában Károly törvénynek neveznek. Így néz ki: p/T = állandó. Van egy másik megfogalmazás is: p = po (1 + at). Az átalakításokat az előző példa szerint hajthatjuk végre. Amint láthatja, az ideális gáztörvények néha meglehetősen hasonlóak egymáshoz.

A hőmérséklet állandó marad

Ha egy ideális gáz hőmérséklete állandó marad, akkor megkapjuk a Boyle-Mariotte törvényt. Így írható fel: pV = const.

Kapcsolódó fogalom #2: Részleges nyomás

Tegyük fel, hogy van egy edényünk gázokkal. Egy keverék lesz. A rendszer termikus egyensúlyi állapotban van, maguk a gázok nem lépnek reakcióba egymással. Itt N a molekulák teljes számát jelöli. N1, N2 és így tovább, a molekulák száma a keverék egyes komponenseiben. Vegyük a p = nkT = NkT/V nyomásképletet. Konkrét esetre nyitható meg. Kétkomponensű keverék esetén a képlet a következőképpen alakul: p = (N1 + N2) kT/V. Ekkor azonban kiderül, hogy a teljes nyomást az egyes keverékek parciális nyomásaiból összegzik. Tehát úgy fog kinézni, mint p1 + p2 és így tovább. Ezek lesznek a részleges nyomások.

Mire való?

A kapott képlet azt jelzi, hogy a rendszerben a nyomás az egyes molekulacsoportokból származik. Mellesleg nem másokon múlik. Dalton ezt használta ki a később róla elnevezett törvény megfogalmazásakor: egy olyan keverékben, ahol a gázok nem lépnek kémiai reakcióba egymással, a teljes nyomás megegyezik a parciális nyomások összegével.

Boyle-Mariotte és Gay-Lussac kombinált törvénye alapján vezették le, Avogadro törvényét használva. Bármely ideális gázhalmazállapotú anyag egy gramm molekulájára a Mengyelejev-Clapeyron egyenlet a következő kifejezéssel rendelkezik:

Vagy PV=RT (11) .

Abban az esetben, ha nem egy, hanem n mol gáz van, a kifejezés a következőképpen alakul:

ahol R- univerzális gázállandó, független a gáz természetétől.

Mivel a gáz gramm-moljai száma, hol m- gáz tömege, és M- molekulatömege, akkor a (12) kifejezés a következő alakot ölti:

Az R számértéke a nyomás és a térfogat mértékegységétől függ. Értékét energia/mol'deg egységben fejezzük ki. Számértékek keresése R a (11) egyenletet alkalmazzuk 1 mól ideális gázra normál körülmények között,

A (11) egyenletbe behelyettesítve a P=1 atm, T=273° és V=22,4 l számértékeket kapjuk.

A nemzetközi SI mértékegységrendszerben a nyomást newton per m 2 -ben (N / m 2), a térfogatot pedig m 3 -ben fejezik ki. Azután .

A Mengyelejev-Clapeyron egyenlet segítségével a következő számítások végezhetők: a) a gáz halmazállapotának fizikai paramétereinek meghatározása a molekulatömegéből és egyéb adatokból, b) a gáz molekulatömegének meghatározása a fizikai állapotra vonatkozó adatokból (lásd a példát). 22).

11. példa. Mennyi a nitrogén súlya egy 3,6 m átmérőjű és 25 m magas gáztartályban 25ºС hőmérsékleten és 747 Hgmm nyomáson. Művészet.?

II 12. példa. Egy 500 ml-es lombikban 25ºC-on 0,615 g nitrogén-monoxid (II) van. Mekkora a gáznyomás atmoszférában, N / m 2 -ben?

13. példa Egy 750 cm 3 űrtartalmú, oxigénnel töltött lombik tömege 27°C-on 83,35 g, egy üres lombik tömege 82,11 g Határozzuk meg az oxigénnyomást és Hgmm-t! a lombik falán.

Dalton törvénye

Ez a törvény a következőképpen fogalmazódik meg: az egymással nem reagáló gázkeverékek össznyomása megegyezik az alkotórészek (komponensek) parciális nyomásának összegével.

P \u003d p 1 + p 2 + p 3 + ... .. + p n (14)

ahol P a gázkeverék össznyomása; p 1 , p 2 , p 3 , …., p n a keverék komponenseinek parciális nyomásai.

A parciális nyomás a gázelegy egyes komponensei által kifejtett nyomás, ha elképzeljük, hogy ez a komponens ugyanazon a hőmérsékleten a keverék térfogatával megegyező térfogatot foglal el. Más szóval, a parciális nyomás egy gázelegy össznyomásának az a része, amely egy adott gáznak köszönhető.

Dalton törvényéből az következik, hogy gázkeverék jelenlétében P a (12) egyenletben az összes olyan komponens mólszámának összege, amely egy adott keveréket alkot, és P a keverék teljes nyomása, amelyet egy hőmérsékleten elfoglal. T hangerő v.

A parciális nyomások és a teljes nyomás közötti összefüggést a következő egyenletek fejezik ki:

ahol n 1, n 2, n 3 az 1., 2., 3. komponens mólszáma gázkeverékben.

Az arányokat egy adott komponens móltörteinek nevezzük.

Ha a móltörtet N-vel jelöljük, akkor bármelyik parciális nyomását i-th a keverék összetevője (hol i = 1,2,3,...) egyenlő lesz:

Így a keverék egyes komponenseinek parciális nyomása egyenlő móltörtének és a gázelegy össznyomásának szorzatával.

A gázkeverékekben a parciális nyomáson kívül az egyes gázok parciális térfogatát is megkülönböztetjük v 1 , v 2 , v 3 stb.

Résztérfogatnak nevezzük azt a térfogatot, amelyet egy külön ideális gáz foglalna el, amely egy ideális gázkeverék része, ha azonos mennyiség mellett a keverék nyomásával és hőmérsékletével rendelkezne.

A gázelegy összes komponensének résztérfogatainak összege megegyezik a keverék teljes térfogatával

V = v 1 ,+v2 + v 3 + ... + v n (16) .

Az arányt stb. az első, a második stb. térfogatrészének nevezzük. a gázkeverék összetevői. Ideális gázok esetében a mólhányad megegyezik a térfogathányaddal. Ezért a keverék egyes komponenseinek parciális nyomása megegyezik térfogatrészük és a keverék össznyomásának szorzatával is.

; ; p i = r i´ P (17).

A parciális nyomást általában az össznyomás értékéből állapítják meg, figyelembe véve a gázelegy összetételét. A gázelegy összetételét tömegszázalékban, térfogatszázalékban és mólszázalékban fejezzük ki.

A térfogatszázalék a 100-szorosára növelt térfogathányad (egy adott gáz térfogategységeinek száma a keverék 100 térfogategységében)

mol százalék q móltörtnek nevezett, 100-szorosára nőtt.

Egy adott gáz tömegszázaléka a gázkeverék 100 tömegegységében található tömegegységek száma.

ahol m 1 , m 2 a gázkeverék egyes komponenseinek tömege; m- a keverék teljes tömege.

A gyakorlati számításokhoz szükséges térfogatszázalékról tömegszázalékra váltáshoz használja a következő képletet:

ahol r i (%) - térfogatszázalék i-th gázkeverék komponens; M i ennek a gáznak a molekulatömege; M cf - a gázkeverék átlagos molekulatömege, amelyet a képlet alapján számítanak ki

M cf = M 1´r1 + M 2´r 2 + M 3´r 3 + ….. + M i´r i (19)

ahol M 1 , M 2 , M 3 , M i az egyes gázok molekulatömege.

Ha a gázelegy összetételét az egyes komponensek tömegének számával fejezzük ki, akkor a keverék átlagos molekulatömege a következő képlettel fejezhető ki

ahol G 1 , G 2 , G 3 , G i a gázok tömegrészei a keverékben: ; ; stb.

14. példa 5 liter 2 atm nyomású nitrogént, 2 liter 2,5 atm nyomású oxigént és 3 liter 5 atm nyomású szén-dioxidot összekeverünk, a keverék térfogata 15 liter. Számítsa ki a keverék nyomását és az egyes gázok parciális nyomását.

A nitrogén, amely P 1 = 2 atm nyomáson 5 liter térfogatot foglalt el, más gázokkal való keveredés után V 2 = 15 liter térfogatban terjedt ki. A nitrogén parciális nyomása p N 2\u003d P 2 a Boyle-Mariotte törvényből (P 1 V 1 \u003d P 2 V 2) található. Ahol

Az oxigén és a szén-dioxid parciális nyomását hasonló módon határozzuk meg:

A keverék össznyomása .

15. példa Egy 2 mól hidrogénből, néhány mól oxigénből és 1 mól nitrogénből álló keverék 20°C-on és 4 atm nyomáson 40 liter térfogatot foglal el. Számítsa ki a keverékben lévő oxigénmólok számát és az egyes gázok parciális nyomását!

A (12) Mengyelejev-Clapeyron egyenletből megtaláljuk a keveréket alkotó összes gáz móljainak teljes számát.

Az oxigénmólok száma a keverékben

Az egyes gázok parciális nyomását a (15a) egyenlet segítségével számítjuk ki:

17. példa. A benzolmosókban az abszorbens olaj feletti benzol-szénhidrogéngőzök tömegegységben kifejezett összetételét a következő értékek jellemzik: benzol C 6 H 6 - 73%, toluol C 6 H 5 CH 3 - 21%, xilol C 6 H 4 (CH 3) 2 - 4%, trimetil-benzol C 6 H 3 (CH 3) 3 - 2%. Ha a keverék össznyomása 200 Hgmm, számítsa ki az egyes komponensek térfogat szerinti tartalmát és az egyes anyagok parciális gőznyomását. Művészet.

A gőzelegy egyes komponenseinek térfogat szerinti kiszámításához a (18) képletet használjuk.

Ezért ismerni kell az M cf-et, amely a (20) képletből számítható:

A keverékben lévő egyes komponensek parciális nyomását a (17) egyenlet segítségével számítjuk ki.

p benzol= 0,7678´200 = 153,56 Hgmm ; p toluol= 0,1875´200 = 37,50 Hgmm ;

p xilol= 0,0310´200 = 6,20 Hgmm ; p trimetil-benzol= 0,0137´200 = 2,74 Hgmm

Hasonló információk.

gáztörvények. Mengyelejev-Clapeyron egyenlet.

A gázok tulajdonságainak kísérleti vizsgálata, amelyet a XVII-XVIII. században végeztek. Boyle, Mariotte, Gay-Lussac, Charles vezettek a gáztörvények megfogalmazásához.

1. Izoterm folyamat - T= const .

Boyle-Mariotte törvény: pV= konst.

függőségi grafikon p tól től Vábrán látható 2.1. Minél nagyobb az izoterma, annál magasabb hőmérsékletnek felel meg, T 2 >T 1 .

2. Izobár folyamat - p= konst .

Meleg-Lussac törvénye: .

ábrán látható a V versus T diagram. 2.2. Minél alacsonyabbra dől az izobár a hőmérséklet tengelyéhez képest, annál nagyobb nyomásnak felel meg, p 2 > p 1.

3. Izokórikus folyamat – V=konst .

Károly törvénye: .

függőségi grafikon R tól től Tábrán látható 2.3. Minél lejjebb dől az izokor a hőmérsékleti tengelyhez képest, annál nagyobb térfogatnak felel meg, V 2 > V 1 .

A gáztörvények kifejezéseit kombinálva p-re vonatkozó egyenletet kapunk, V, T (kombinált gáztörvény): .

Ebben az egyenletben az állandót kísérleti úton határozzuk meg. A gázanyag mennyiségére 1 anyajegy kiderült, hogy R=8,31 J/(mol×K) és elnevezték univerzális gázállandó.

1 mol egyenlő egy olyan rendszer anyagmennyiségével, amely annyi szerkezeti elemet tartalmaz, ahány atom van a 0,012 kg tömegű szén-12-ben. A molekulák (szerkezeti egységek) száma 1-ben anyajegy egyenlő az Avogadro-számmal: N A \u003d 6.02.10 23 mol -1. R esetében igaz az összefüggés: R=k N A

Így egy imádkozik: .

Tetszőleges mennyiségű gázra n = m/m, ahol m a gáz moláris tömege. Ennek eredményeként megkapjuk az ideális gáz állapotegyenletét, vagy a Mengyelejev-Clapeyron egyenletet .

1. Ideális gáz az a gáz, amelyben nincsenek intermolekuláris kölcsönhatási erők. Kellő pontossággal a gázok ideálisnak tekinthetők olyan esetekben, amikor olyan állapotokat vesszük figyelembe, amelyek távol esnek a fázisátalakulások tartományától.
2. Ideális gázokra a következő törvények érvényesek:

a) Boyle-törvény – Mapuomma: állandó hőmérsékleten és tömegen a gáz nyomásának és térfogatának számértékeinek szorzata állandó:
pV = állandó

Grafikusan ezt a törvényt a РV koordinátákban egy izotermának nevezett egyenes ábrázolja (1. ábra).

b) Gay-Lussac törvénye: állandó nyomáson egy adott tömegű gáz térfogata egyenesen arányos annak abszolút hőmérsékletével:
V = V0(1 + at)

ahol V a gáz térfogata t hőmérsékleten, °С; V0 a térfogata 0 °С-on. Az a értéket a térfogattágulás hőmérsékleti együtthatójának nevezzük. Minden gázra a = (1/273°С-1). Ennélfogva,
V = V0(1 +(1/273)t)

Grafikusan a térfogat függését a hőmérséklettől egy egyenes - izobár - ábrázolja (2. ábra). Nagyon alacsony hőmérsékleten (közel -273°C) a Gay-Lussac törvény nem teljesül, ezért a grafikonon a folytonos vonal helyére szaggatott vonal kerül.

c) Charles-törvény: állandó térfogat mellett egy adott tömegű gáz nyomása egyenesen arányos annak abszolút hőmérsékletével:
p = p0(1+gt)

ahol p0 a gáznyomás t = 273,15 K hőmérsékleten.
A g értékét a nyomás hőmérsékleti együtthatójának nevezzük. Értéke nem függ a gáz természetétől; minden gázra = 1/273 °C-1. És így,
p = p0(1 +(1/273)t)

A nyomás grafikus függését a hőmérséklettől egy egyenes vonal - egy izokor ábrázolja (3. ábra).

d) Avogadro törvénye: azonos nyomáson és azonos hőmérsékleten és azonos térfogatú különböző ideális gázok esetén ugyanannyi molekula van; vagy ami ugyanaz: azonos nyomáson és azonos hőmérsékleten a különböző ideális gázok gramm-molekulái azonos térfogatot foglalnak el.
Így például normál körülmények között (t \u003d 0 ° C és p \u003d 1 atm \u003d 760 mm Hg) minden ideális gáz gramm molekulája Vm \u003d 22,414 liter térfogatot foglal el. A molekulák száma 1-ben Normál körülmények között ideális gáz cm3-ét Loschmidt-számnak nevezzük; egyenlő: 2,687*1019> 1/cm3
3. Az ideális gáz állapotegyenlete a következő:
pVm=RT

ahol p, Vm és T a gáz nyomása, moláris térfogata és abszolút hőmérséklete, R pedig az univerzális gázállandó, amely számszerűen egyenlő azzal a munkával, amelyet 1 mól ideális gáz egy fokkal izobár hevítés során végez:
R \u003d 8,31 * 103 J / (kmol * fok)

Tetszőleges M tömegű gáz esetén a térfogat V = (M/m)*Vm, és az állapotegyenlet a következő:
pV = (M/m) RT

Ezt az egyenletet Mengyelejev-Clapeyron egyenletnek nevezik.
4. A Mengyelejev-Clapeyron egyenletből az következik, hogy egy ideális gáz térfogategységében található n0 molekulák száma egyenlő
n0 = NA/Vm = p*NA /(R*T) = p/(kT)

ahol k \u003d R / NA \u003d 1/38 * 1023 J / deg - Boltzmann-állandó, NA - Avogadro száma.

Az ideális gázmodell a gáz halmazállapotú anyag tulajdonságainak magyarázatára szolgál.

Ideális gáz nevezzen meg egy gázt, amelynél a molekulák mérete és a molekuláris kölcsönhatási erők elhanyagolhatók; A molekulák ütközése egy ilyen gázban a rugalmas golyók ütközésének törvénye szerint történik.

valódi gázok Ideálisan viselkednek, ha a molekulák közötti átlagos távolság sokszorosa a méretüknek, azaz kellően nagy ritkulás esetén.

A gáz állapotát három V, P, T paraméter írja le, amelyek között egyértelmű kapcsolat van, az úgynevezett Mengyelejev-Clapeyron egyenlet.

R - moláris gázállandó, azt a munkát határozza meg, amelyet 1 mol gáz végez, ha izobár módon 1 K-vel hevítik.

Ennek az egyenletnek ez a neve annak a ténynek köszönhető, hogy először D.I. Mengyelejev (1874) a francia tudós, B. P. által korábban elért eredmények általánosítása alapján. Clapeyron.

Az ideális gáz állapotegyenletéből számos fontos következmény következik:

Ugyanazon hőmérsékleten és nyomáson bármely ideális gáz azonos térfogata azonos számú molekulát tartalmaz(Avagadro törvénye).

A kémiailag nem kölcsönhatásba lépő ideális gázok keverékének nyomása megegyezik e gázok parciális nyomásának összegével(Dalton törvénye ).

Az ideális gáz nyomásának és térfogatának szorzatának abszolút hőmérsékletéhez viszonyított aránya egy adott gáz adott tömegére vonatkozó állandó érték.(kombinált gáztörvény)

A gáz halmazállapotának bármilyen változását termodinamikai folyamatnak nevezzük.

Egy adott tömegű gáz egyik állapotból a másikba való átmenete során általános esetben minden gázparaméter változhat: térfogat, nyomás és hőmérséklet. Néha azonban ezen paraméterek bármelyike ​​megváltozik, míg a harmadik változatlan marad. Azokat a folyamatokat nevezzük, amelyekben a gáz állapotának egyik paramétere állandó marad, míg a másik kettő változik izofolyamatok .

§ 9.2.1Izoterm folyamat (T=const). Boyle-Mariotte törvény.

P A gázban végbemenő folyamatot, amelyben a hőmérséklet állandó marad, ún izotermikus ("izos" - "ugyanaz"; "terme" - "melegség").

A gyakorlatban ez a folyamat a gáz térfogatának lassú csökkentésével vagy növelésével valósítható meg. A lassú tömörítés és tágulás során a környezettel való hőcsere miatt a gáz állandó hőmérsékletének fenntartásához szükséges feltételek megteremtődnek.

Ha a V térfogatot állandó hőmérsékleten növeljük, a P nyomás csökken, ha a térfogat csökken, a P nyomás nő, és megmarad P és V szorzata.

pV = állandó (9,11)

Ezt a törvényt úgy hívják Boyle-Mariotte törvény, hiszen szinte egy időben nyitották meg a XVII. E. Mariotte francia és R. Boyle angol tudós.

Boyle-Mariotte törvény így van megfogalmazva: A gáz nyomásának és térfogatának szorzata adott gáztömegre állandó érték:

A P gáznyomás V térfogattól való grafikus függését görbeként (hiperbolaként) ábrázoljuk, amely ún. izotermák(9.8. ábra). A különböző hőmérsékletek különböző izotermáknak felelnek meg. A magasabb hőmérsékletnek megfelelő izoterma az alacsonyabb hőmérsékletnek megfelelő izoterma fölött van. És a VT (térfogat - hőmérséklet) és PT (nyomás - hőmérséklet) koordinátákban az izotermák a hőmérséklet tengelyére merőleges egyenesek (ábra).

§ 9.2.2Izobár folyamat (P= const). Meleg-Lussac törvénye

A gázban végbemenő folyamatot, amelyben a nyomás állandó marad, ún izobár ("baros" - "gravitáció"). Az izobár folyamat legegyszerűbb példája egy hengerben felmelegített gáz expanziója szabad dugattyúval. A gáz ebben az esetben megfigyelt tágulását ún hőtágulás.

Gay-Lussac francia fizikus és vegyész által 1802-ben végzett kísérletek kimutatták, hogy Adott tömegű gáz térfogata állandó nyomáson ldérnövekszik a hőmérséklettel(Meleg-Lussac törvénye) :

V = V 0 (1 + αt) (9,12)

Az α értéket nevezzük térfogat-tágulás hőmérsékleti együtthatója(minden gázra
)

Ha a Celsius-skálán mért hőmérsékletet a termodinamikai hőmérséklettel helyettesítjük, a Gay-Lussac törvényt a következő képletben kapjuk: állandó nyomáson az ideális gáz tömegének és abszolút hőmérsékletének aránya állandó érték, azok.

Grafikusan ezt a Vt koordinátákban lévő függést a t=-273°C pontból kilépő egyenesként ábrázoljuk. Ezt a vonalat hívják izobár(9.9. ábra). A különböző nyomások különböző izobároknak felelnek meg. Mivel a gáz térfogata a nyomás növekedésével állandó hőmérsékleten csökken, a nagyobb nyomásnak megfelelő izobar az alacsonyabb nyomásnak megfelelő izobar alatt van. A PV és PT koordinátákban az izobárok a nyomástengelyre merőleges egyenesek. Alacsony hőmérsékleten, közel a gázok cseppfolyósodásának (kondenzációjának) hőmérsékletéhez, a Gay-Lussac törvény nem teljesül, ezért a grafikonon a piros vonalat fehér váltja fel.

§ 9.2.3Izokórikus folyamat (V= const). Károly törvénye

A gázban végbemenő folyamatot, amelyben a térfogat állandó marad, izokorikusnak („horema” – kapacitás) nevezzük. Az izochor folyamat megvalósításához a gázt hermetikus edénybe helyezik, amely nem változtatja meg térfogatát.

F J. Charles francia fizikus megállapította: egy adott tömegű, állandó térfogatú gáz nyomása a növekedéssel lineárisan növekszikhőfok(Károly törvénye):

Р = Р 0 (1 + γt) (9,14)

(p - gáznyomás t hőmérsékleten, ° C; p 0 - nyomása 0 ° C-on].

A γ mennyiséget ún nyomás hőmérsékleti együttható. Értéke nem függ a gáz természetétől: minden gázra
.

Ha a Celsius-skálán mért hőmérsékletet a termodinamikai hőmérséklettel helyettesítjük, a következő képletben kapjuk meg a Charles-törvényt: állandó térfogat mellett egy ideális gáz adott tömegének nyomásának abszolút hőmérsékletéhez viszonyított aránya állandó érték, azok.

Grafikusan ezt a Pt koordinátákban lévő függést a t=-273°C pontból kilépő egyenesként ábrázoljuk. Ezt a vonalat hívják isochore(9.10. ábra). A különböző térfogatok különböző izokoroknak felelnek meg. Mivel a gáz térfogatának állandó hőmérsékleten történő növekedésével a nyomása csökken, a nagyobb térfogatnak megfelelő izokor a kisebb térfogatnak megfelelő izokor alatt helyezkedik el. A PV és VT koordinátákban az izokorok olyan egyenesek, amelyek merőlegesek a térfogat tengelyére. A gázok cseppfolyósodásának (kondenzációjának) hőmérsékletéhez közeli alacsony hőmérsékletek tartományában a Charles-törvény, valamint a Gay-Lussac törvény nem teljesül.

A termodinamikai skálán a hőmérséklet mértékegysége a kelvin (K); 1°C-nak felel meg.

A termodinamikai hőmérsékleti skálán mért hőmérsékletet ún termodinamikai hőmérséklet. Mivel a jég olvadáspontja normál légköri nyomáson 0 °C-nak számítva 273,16 K -1, akkor