A fizika , különösen a termodinamika , a ideális gáztörvény , vagy ideális gáz egyenletből , az állapotegyenlet alkalmazandó ideális gázok . Émile Clapeyron hozta létre 1834-ben számos korábban kialakított gáztörvény ötvözésével.
Ez az egyenlet írva:
val vel:
Az első alapvető gáztörvények a XVII . Század közepe és a XVIII . Század közepe között születnek , amikor a tudósok megállapítják, hogy a nyomás, a térfogat és a hőmérséklet közötti összefüggések továbbra is függetlenül igazolták a gáz jellegét. A gázok törvényei leírják a gázok viselkedését, amikor az állapotváltozók egyikét - térfogat, nyomás vagy hőmérséklet - állandó értéken tartjuk, és azt vizsgáljuk, hogy a másik két változó hogyan változik egymással. Ezek a törvények azonban csak mérsékelt (10 atm alatti) nyomáson alkalmazhatók az úgynevezett „ideális” gázok esetében . Az ideális gáztörvény ezeket a különféle törvényeket egyetlen képletben foglalja össze.
Jelenleg fordítva, az ideális gáztörvény a gázok kinetikai elméletéből következik . Ez egy ideális gázmodellen alapul, amelynek alkotó részecskéi ( atomok vagy molekulák ) olyan anyagi pontokká redukálódnak, amelyek között nincs más összefüggés, mint a tökéletesen rugalmas sokkok . A többi törvény ekkor az ideális gáztörvény következménye.
Boyle-Mariotte törvényét az angolul beszélők gyakran „Boyle törvényének”, a francia nyelvűek „Mariotte törvényének” vagy „Boyle-Mariotte törvényének” nevezik. 1662-ben Robert Boyle hozta létre, és 1676-ban Edmé Mariotte atya megerősítette .
Boyle-Mariotte törvénye meghatározza, hogy állandó hőmérsékleten a nyomás fordítottan arányos a térfogattal és fordítva. Ezt a törvényt kísérletileg egy változó térfogatú, manométerrel felszerelt hermetikus tartály segítségével mutatják be. A térfogat csökkentésekor, biztosítva, hogy a hőmérséklet állandó maradjon, a nyomás fordított arányban növekszik, és az arányossági együttható a felhasznált gáztól függetlenül megegyezik.
Ha a tartályban lévő gáz 1 ( , ) állapotból 2 ( , ) állapotba változik :
hol van a nyomás, a gáz térfogata, és függ a hőmérséklettől és az anyagmennyiségtől , állandó az 1. és 2. állapot között.
Amikor egy gáz nyomása állandó marad, akkor egy adott gázmennyiség térfogata az abszolút hőmérséklet arányában változik. Ha a tartályban lévő gáz 1 ( , ) állapotból 2 ( , ) állapotba változik :
ahol a nyomástól és az anyagmennyiségtől függ , állandó az 1. és 2. állapot között.
A hőmérsékletet abszolút skálán mérjük, amely abszolút nulla értékről indul . Az SI rendszerben Kelvinben mérik .
Ha a térfogat állandó marad, akkor egy adott gázmennyiség nyomása az abszolút hőmérséklet arányában változik. Ha a tartályban lévő gáz 1 ( , ) állapotból 2 ( , ) állapotba változik :
ahol az anyag térfogatától és mennyiségétől függ , állandó az 1. és 2. állapot között.
A hőmérsékletet abszolút skálán mérjük, amely abszolút nulla értékről indul . Az SI rendszerben Kelvinben mérik .
Az Avogadro törvénye, más néven " Avogadro - Ampere törvény " meghatározza, hogy azonos térfogatú különböző ideális gázok, ugyanazon hőmérsékleti és nyomási körülmények között, azonos számú molekulát tartalmaznak, más szóval nyomáson és hőmérsékleten. moláris térfogata azonos.
A részecskék száma és a térfogat viszonyát állandó nyomáson és hőmérsékleten az alábbiak adják meg:
hol van az anyag mennyisége , és hol függ a nyomástól és a hőmérséklettől, állandó az 1. és 2. állapot között.
Avogadro nyilatkozatát Avogadro és Ampère egyidejűleg és függetlenül fogalmazta meg 1811-ben.
Ennek a törvénynek nincs azonos státusza, mint a korábbi törvényeknek: ez nem kísérleti törvény, hanem hipotézis, amely az anyag atomtermészetét postulálja abban az időben, amikor ez az atomhipotézis pusztán spekulatív volt. Ez azonban a Lavoisier óta ismert kísérleti eredményekből származik olyan gázok disszociációjáról és szintéziséről, mint a vízgőz és a sósav.
A hipotézis az Avogadro-Amper vált gyakorlat végén a XIX th század sikerét követően a gázok kinetikus elméletét (1866), és ha több kísérletek eredményeit, ideértve annak meghatározását száma Avogadro által Jean Perrin (1900) , arra késztette, hogy az atomi hipotézist kísérleti ténynek tekintsék.
Dalton-törvény (vagy a parciális nyomások törvényének) megállapítja, hogy a nyomás egy keveréke ideális gázok térfogatban és olyan hőmérsékleten az összege a parciális nyomások a komponensek a keverék:
hol van az alkotóelem parciális nyomása , vagyis az a nyomás, amely ennek a gáznak akkor lenne, ha egyedül a hőmérsékleten foglalná el a térfogatot .
Amagat törvénye (vagy a mennyiségek additivitásának törvénye) megállapítja, hogy az ideális gázkeverék térfogata nyomáson és hőmérsékleten a keverék komponenseinek résztérfogatainak összege :
hol van az alkotóelem résztérfogata , vagyis az a térfogat, amely ennek a gáznak önmagában lenne nyomáson és hőmérsékleten .
Az ideális gáz egyenletből , vagy ideális gáz törvény , a kombinációjára vezethető vissza 1834-ben a Émile Clapeyron az előző törvények összekötő négy változó nyomás , térfogat , hőmérséklet és mennyiség (több mol) gáz:
ahol az „ ideális gázok állandójának ” nevezett állandó értéke 8,314 462 1 J mol −1 K −1 . Ezzel egyenértékű formulát ad a következő:
vagy:
Vegye figyelembe .
Másrészt, ha az ideális gáz különböző fajokból áll, mindegyik fajt egy mennyiség képviseli , akkor az ideális gáztörvényt írják:
Ideális gázegyenlet: |
Az ideális gáztörvény csak azokra a gázokra vonatkozik, amelyeknél a különböző molekuláris kölcsönhatások hatása elhanyagolható (lásd a valós gázt ). A nemesgázok , a neon , az argon , a xenon megfelelnek ennek a törvénynek. A kova molekulák, például a hidrogén , a nitrogén vagy az oxigén, alig térnek el tőle. A törvény nem vonatkozik jól a nehezebb molekulákra, például a butánra . Ez a törvény azonban jó közelítéssel szolgál a legtöbb valós gáz mérsékelt nyomáson (kevesebb, mint 10 atm) és hőmérsékleten történő tulajdonságaihoz.
A meteorológiában használt ideális gáztörvény formája a következő:
val vel:
A Mayer kapcsolatban , hogy egy ideális gáznak , hogy a moláris tömege a gáz. A a gáz sűrűsége egyenlő , hogy a tömeges gáz a mennyiség . A gáz moláris tömege a gáz tömegéhez és a hozzá tartozó anyagmennyiséghez viszonyítva . Így az ideális gáztörvényből: