Закон Гей-Люссака и Шарля.

Закон Бойля – Мариотта.

Роберт Бойль интересовался явлениями, происходящими в сосудах с разреженным воздухом. Он обратил внимание на то, что чем сильнее сжимать воздух в закрытом сосуде, тем сильнее он сопротивляется сжатию. Бойль назвал это свойство пружинистостью воздуха и измерял его при помощи простого устройства. Изменяя высоту резервуара со ртутью, Бойль изменял давление в резервуаре с газом и, соответственно, его объём.

Он пришел к выводу: для заданного числа молей газа его давление пропорционально объёму, при условии что температура газа остается постоянной.

Обработав полученные экспериментальные данные он получил зависимость:

PV=а »1410, уравнение описывает гиперболическую зависимость между величинами P и V. Бойль установил, что для заданного количества любого газа при постоянной температуре взаимосвязь между давлением и объемом вполне удовлетворительно описывается соотношением

p V = const

(при постоянных T и n)

Для сопоставления объемов и давлений одного и того же образца газа при различных условиях (но постоянной температуре) удобно представить закон Бойля в следующей форме:

p₁V₁ = p₂V₂ (T, n = const),

где индексы 1 и 2 соответствуют двум различным условиям.

Через почти 100 лет после открытия закона Бойля, французские учёные Гей-Люссак и Шарль провели исследования по влиянию температуры на объем газа и его давление. При сопоставлении экспериментальных данных получили

V=kT (P,n = const) *

Где k – коэффициент пропорциональности, V – объем образца газа, T – температура в абсолютной шкале Кельвина, n – число молей газа в данном образце.

Уравнение * означает, что при постоянном давлении объем заданного числа молей газа прямо пропорционален его абсолютной температуре.

Для сопоставления объёмов и температур одного и того же образца газа при различных температуре и объеме (но при постоянном давлении) закон Гей-Люссака удобно представить в следующей форме:

Объединённый газовый закон (уравнение состояния идеального газа)

Закон Авогадро: V=kn (при постоянных Р и T)

Закон Бойля-Мариотта:V=k1/p (при постоянных n и T)

Закон Гей-Люссакf:V=kТ (при постоянных Р и n)

Исходя из этого, объем газа должен быть пропорционален произведению всех трех величин, от которых он зависит, т.е.

Нормальные условия

или или **

где k – коэффициент пропорциональности, называемый универсальной газовой постоянной (8,31Дж/(моль К))

Уравнение ** называется объединённым газовым законом (уравнения состояния идеального газа или уравнением Клапейрона-Менделеева). В пределах применимости этого закона давление, объём и температура всех газов связаны друг с другом и с числом молей газа совершенно одинаковым образом. Объединённый газовый закон может быть представлен в виде соотношения

которое удобно для одновременного сравнения давления, температуры и объёма одного и того же образца газа в двух различных состояниях.

Такие сравнения легче производить, относя все газы к одинаковым температуре и давлению. Температура 0°С (273, 15 ⁰К) и давление 1 атм (760 мм.рт.ст. или 101325 Па) получили название нормальных температуры и давления (или короче нормальных условий, сокращенно н.у.)