Газ күйінің заңдары

Газ күйі оның температурасы, көлемі және қысымымен сипатталады. Егер газдың температурасы 0ºС, ал қалыпты жағдайдағы қысымы(101,325 кПа немесе 760 мм.сын.бағ.) тең болса, онда бұл жағдайдағы газ нормаль газ деп аталады. Осы айтылған жағдайда болатын газдың көлемін V0, ал қысымды Р0 деп белгілейді.

Бойль-Мариотт заңы бойынша тұрақты температурада газдың массасындағы көлемі оның қысымына кері пропорционал тәуелділікте болады:

Р2/Р1 = V1/V2 немесе Р/V = const.

1-мысал. 3 л көлем алатын біршама температурадағы газдың қысымы 93,3 кПа (700 мм.сын. бағ.) тең. Егер де температураны өзгертпей газдың көлемін 2,8 литрге дейін азайтса, оның қысымы қандай болады?

Шешуі. Егер қысымды Р2 деп белгілесек, онда Р2 = 93,3 = 3/2,8.

Бұдан:

Р2 = 93,3 ∙ 3/2,8 = 100 кПа (750 мм. сын. бағ.)

Гей-Люссак заңы бойынша: тұрақты қысымда осы газдың массадағы көлемі, оның абсолюттік температурасына тура пропорционал тәуелділікте болады:

V1/T1 = V2 / T2 немесе V/T = const.

2-мысал. 27ºС температурадағы газдың көлемі 600 мл. Егерде қысым тұрақты болса, онда 57ºС-де газ қандай көлем алады?

Шешуі. Ізделініп отырған көлемді V2, ал соған сәйкес температураны Т2 деп белгілейміз. Есептің шарты бойынша V1 = 600 мл, Т1 = 273 + 27 = 300К және Т2 = 273 + 57 = 330 К. Мына мәндерді Гей – Люссак заңына сәйкес қойсақ аламыз:

600/300 = V2/330, бұдан V2 = 600 ∙ 330/300 = 660 мл.

Көлемі тұрақты газдың қысымы оның абсолюттік температурасына тура пропорционал тәуелділікте: Р1/Т1 = Р2/Т2.

3-мысал. 15ºС-да баллондағы оттегінің қысымы 91,2 ∙ 102 кПа тең. Қандай температурада ол 101,33 ∙ 102 кПа жетеді?

Шешуі. Ізделініп отырған температураны Т2 деп белгілейік. Есептің шарты бойынша

Т1 = 273 + 25 = 288 К, Р1 = 91,2 ∙ 102 кПа, Р2 = 101,33 ∙ 102 кПа

Бұл мәндерді теңдеуге қойып, табамыз:

Т2 = 101,33 ∙ 102 ∙ 288/(91,2 ∙ 102) = 320 К немесе 47ºС.

Бойль – Мариотт пен Гей – Люссак заңдарын біріктіру арқылы газ көлемі, қысымы және температурасы арасындағы байланысты өрнектейтін газ күйінің теңдеуі шығады:

РV/Т = Р0V0/Т0

Мұндағы, Р менV - берілген температурадағы қысым мен көлем, Р0 мен V0 – қалыпты жағдайдағы қысым мен көлем.

4-мысал. 25ºС температурада, қысымы 99,3 кПа (745 мм. сын. бағ.), газдың біршама мөлшері 152 мл көлем алады. 0ºС мен 101,33 кПа қысымда жоғарыда берілген газдың мөлшері қанша көлем алады?

Шешуі. Соңғы көрсетілген теңдеуге мына мәндерді қойып, табамыз:

V0 = РVТ0/Р0Т = 99,3 ∙ 152 ∙ 273/(101,33 ∙ 298) = 136,5 мл.