Газы. Законы Бойля і Шарля

Вы знаходзіцеся: Газы

Законы Бойля і Шарля можна аб'яднаць у адзін агульны для ўсіх газаў закон, які выяўляецца ўсім вядомым раўнаннем

V/T = const

дзе Т - абсалютная тэмпература, вымераная па шкале Кельвіна; і V cоответственно ціск і аб'ём газу; const - сталая.

Гэта раўнанне ў падручніках фізікі звычайна фармулююць настолькі прымітыўна, без тлумачэння яго сэнсу, што яно мала кажа распачыналым фізікам. Тым часам раўнанне стану газу ўяўляе сабою выдатны вынік, не мелы аналогій ні ў якой іншай вобласці фізікі.

Сталая ў правай частцы раўнання стану можа быць вымерана для розных газаў, але пры вымярэнні трэба зыходзіць са стандартных умоў, скажам браць адзін грам газу пры ціску, роўным адной атмасферы (760 мм ртутнага слупа), і пры тэмпературы 273 К. У гэтым выпадку мы атрымаем значэнне сталай, характэрнае для ўзятага газу. Але сталыя для розных газаў знаходзяцца ў сувязі адзін з адным, бо, як мы ведаем ужо, аб'ём дадзенай масы газу зваротна прапарцыйны яго малекулярнай вазе. Калі разглядаць не адзінкавую масу, а масу, прапарцыйную малекулярнай вазе, то сталая ў раўнанні стану газу апыняецца адной і той жа для ўсіх газаў. Таму мы прымем у якасці стандартнай масу газу ў грамах, численно роўную малекулярнай вазе, гэта значыць адну грам-малекулу. Гэта азначае выбар стандартнага аб'ёму газу, роўнага 22,4 літра. Лёгка бачыць, што пры стандартных ціску, тэмпературы і аб'ёме сталая будзе залежаць толькі ад гэтых стандартных велічынь, а не ад якіх-небудзь характарыстак узятага матэрыялу. Мы можам, такім чынам, запісаць раўнанне стану ў выглядзе

pV = RT,

дзе R мае адно і тое ж значэнне для ўсіх газаў. Гэта раўнанне - першае з выдатных абагульненняў у фізіцы, з дапамогай якіх уласцівасці цэлага класа рэчываў выяўляюцца праз адны і тыя ж асноўныя велічыні. Менавіта да гэтага і імкнецца фізіка - да знаходжання агульных законаў, не якія залежаць ад асаблівасцяў тых ці іншых рэчываў. Газы, быўшы істотна простымі па сваёй прыродзе, далі першы прыклад такога абагульнення.