§7. Идеал газ заңдары 1. Бойль-Мариотт заңы. Құрамы мен массасы тұрақты болып қалатын
идеал газды тұрақты температура кезінде қарастырайық. Тұрақты
температурада газ күйінің өзгеру процесі изотермиялық процесс деп
аталады. Егер Менделеев-Клапейрон теңдеуінде T=constболса, онда
(7.1)
Бұл теңдеу изотермиялық процесстің теңдеуі болып табылады. Бойль-Мариотт
заңына сәйкес газдың берілген массасы
үшін тұрақты температура кезінде оның
қысымы мен көлемінің көбейтіндісі
тұрақты болып қалады. Әр түрлі
температуралар үшін қысымның көлемге
тәуелділігі изотермалар деп аталады.
Изотермалар – гиперболалар болып
табылады. 4-суретте массасы тұрақты
идеал газдың әртүрлі температураларына сәйкес келетін изотермалар
көрсетілген. Мұндағы температуралардың қатынасы мынадай
,
демек PV диаграммасында температурасы жоғары изотерма жоғарырақ
жатады.
P V T 1 T 2 T 3 0 4-сурет. Изотермалар.
17
2. Гей-Люссак заңы. Енді массасы мен құрамы өзгермейтін идеал газдың P қысымы тұрақты болып қалып, оның температурасы мен көлемі өзгеретін
болсын. Мұндай шартты орындау үшін газды жылжымалы поршенмен
жабылған цилиндрде ұстайық (5-сурет). Мұндай цилиндрдегі газдың
температурасын өзгерткен кезде газдың қысымы өзгеріп, ол поршенді
жылжытады да, газдың көлемі де өзгереді. Газ тепе-теңдік күйіне келген
кезде газ қысымы бастапқы мәнін қабылдайды.
Менделеев-Клапейрон теңдеуінде қысым тұрақты болса , онда
көлемнің температураға қатынасы тұрақты болады
. Демек,
. (7.2)
Бұл процесс изобаралық процесс деп аталады. Егер температура абсолюттік
шкала бойынша алынса, онда изобаралық процестің графигі – изобаралар координаттар басынан шығатын түзу болып табылады (6-сурет).
3. Шарль заңы.Егер массасы мен құрамы өзгермейтін идеал газ күйінің
өзгерісі кезінде газдың көлемі тұрақты болып қалса, ондай процесті
изохоралық процесс деп атайды. Сонымен, изохоралық процесс кезінде
газдың көлемі тұрақты болып, қысым
мен температура бір-біріне тәуелді
болады. Егер Менделеев-Клапейрон
теңдеуінде
көлем
тұрақты
болса
,онда
қысым
мен
температураның бір-біріне тәуелділігі
мынандай заңдылықпен өзгереді:
. (7.3)
Демек,
.
P T V 1 V 2 V 3 0 7-сурет. Изохоралар. 5-сурет. V T P 1 P 2 P 3 0 6-сурет. Изобарлар.
18
Егер температура абсолюттік шкала бойынша алынса, онда изохоралық
процестің графигі – изохоралар координаттар басынан шығатын түзу болып
табылады (7-сурет).