13
(1.7)
(1.8)
(1.6) ӛрнегіне сәйкес теңдеуге (1.5) V'қоя отырып, біз газдың біріккен
заңын аламыз
немесе
мҧндағы r тҧрақты қысымға, кӛлемге және температураға тәуелді
емес, бірақ ол газдың массасы мен табиғатына байланысты болуы
мҥмкін.
Авогадро заңына сәйкес, р және T тең мәндері ҥшін екі газдың
(бірдей немесе әртҥрлі) V
A
және V
B
кӛлемдері олардың
молекулаларының саны n
A
және n
B
жатады:
(1.7), қатынасты пайдалана отырып мынаны жазуға болады
сонда (1.8) теңдеуінен мыналар шығады
немесе
r = nR,
бҧл жердегі R — әмбебап газ константасы, қысым, кӛлем және
температурадан ғана емес, сондай-ақ газдың массасы мен табиғатына
да тәуелді емес. (1.7)ге мыналарды қоя отырып r = nR, келесі теңдеуді
аламыз
pV = nRT,
(1.9)
бҧл жердегі
n
=
m
/M —мінсіз газдың мольдерінің саны. Кейігі ӛрнекті
теңдеуге қоя отырып (1.9),алатынымыз
14
(1.10)
Мінсіз газдың теңдеуі мына тҥрде (1.9)
және (1.10) болады және
Клапейрон (1834) — Менделеев (1874) теңдеуі болып табылады.
V' = V/n, молярлі кӛлемді енгізе отырып мінсіз газдың бір молінің
жағдайына арналған теңдеуді аламыз:
pV
i
= RT.
(1.11)
Клапейрон—Менделеев теңдеуі — физикалық химияның негізгі
теңдеулерінің бірі болып табылады.
Әмбебап газ константасы R газдың табиғатына немесе оның
әрекет ету шарттарына (әрине, мінсіз газдардың заңдарының
қолданылуы шегінде) немесе басқа факторларға байланысты емес:
R = 8,314 ДжДмоль • К) = 0,082 (л • атм)/(моль • К) =
= 1,98 кал/(моль • К).
Егер теңдеу (1.11) температура T және температура (T + 1) ҥшін
бірдей қысым p кезінде жазылған болса, әдеттегі газдың тҧрақты
мәнінің физикалық мағынасы кӛрсетілуі мҥмкін. Екінші теңдеуден
біріншіні алып тастап, A V кӛлеміндегі ӛзгерісті анықтай отырып R = p
A Vаламыз. Сонда әмбебап газ константасы R бір қалыпты қысымда
бір дәрежедегі қыздыру арқылы мінсіз газдың бір молін кеңейту
жҧмысына тең.
Қалыпты жағдайда, тҥрлі газдар бір-бірімен еркін пропорцияларда
араласқан кезде біртекті қоспалар қҧрайды. Мінсіз газдың
молекулалары бір-бірінен тәуелсіз қозғалады. Егер V шекті кӛлемінде
бірнеше газдарды араластырса, онда әр газ басқа қоспаның ішінде,
қоспалар болмаған жағдайда осы кӛлемде болатындай қасиеттерін
сақтайды. Бҧл мінсіз газдардың молекулалары бір-бірімен ӛзара
әрекеттеспеуі керек. Осылайша, әрбір газ ӛзінің жеке қысымын
қамтамасыз етеді, яғни ол тек толық кӛлемде жҧмыс істейтін болса,
ішінара қысым деп аталады.
Мінсіз газдардың заңдарының қолдану аясында алынған қоспаның
жалпы қысымы Далътон заңымен (1801) анықталады: газ қоспасының
жалпы қысымы оған кіретін барлық газдардың ішінара қысымының
қосындысына тең:
∑
(1.12)
Бҧл жердегі р — газ қоспасының жалпы қысымы; p
t
— i-ші
компоненттің ішінара қысымы, яғни i-ші компоненттің ыдыстағы
барлық басқа газдарды алып тастағаннан кейін болатын қысымы.
15
Мысалы, кӛлемі 1 литрлік ҥш ыдыстың әрқайсысында мінсіз газдар
бар: біріншісіндегі қысым 0,25 - 105 Па, екіншісіндегі қысым 0,5 - 105
Па, ал ҥшіншіде қысым 0,75 - 105 Па. Егер барлық ҥш газ кӛлемі 1
литрлік ыдысқа ауыстырылса, онда оның жалпы қысымы p = (0,25 + 0,5
+ 0,75) • 10
5
Па = 1,5 • 10
5
Па болады. қоспаның компоненттерінің
әрқайсысының ішінара қысымы оның ыдыста болған кездегі қысымына
тең болады.
Дальтон заңын мінсіз газ кҥйінің теңдеуі негізінде дәлелдеуге
болады. Шектеулі V кӛлемде Т температурада ҥш мінсіз газдың
қоспасы бар, олардың моль саны сәйкесінше щ n
2
, n
3
. тең болады.
Қоспаның жалпы қысымы - р. Содан кейін газ қоспасының кҥйі моль
саны (щ + n
2
+ n
3
)
температура Т, кӛлем V және қысым р. Әрбір газдың ішінара қысымы
ҥшін р
1
, р
2
, р
3
қоспада келесі қатынастар болады:
бҧл жердегі V — қоспаның жалпы кӛлемі.
,
(1.13)
Жалпы қысым р ішінара қысым жиынтығына тең болса, онда
температура T, кӛлемі V және қысым p. Қоспадағы әрбір газдың p1, p2,
p3 ішінара қысымдары ҥшін келесі қатынастар жарамды
(1.14)
бҧл жердегі п = ∑ п
i
- — қоспадағы газ мольдерінің жалпы саны.
(1.14)
Теңдеуінің
мінсіз
газдың
(Клапейрон—Менделеев)
жағдайының (1.9) теңдеуінен айырмашылығы жоқ.
Осылайша, мінсіз газдың жай-кҥйінің теңдеуі қоспаның әрбір
компоненті мен қоспаға тҧтастай қолданылады.
(1.13)ді (1.14) бӛле отырып, ішінара қысым ме р, және газ
қоспасының жалпы қысымы арасындағы қатынасты табамыз
немесе жалпы тҥрде
(1.15)
бҧл жердегі
⁄
— қоспадағы ,-компоненттің мольдік ҥлесі.
|