Объединённый газовый закон
Объединённый газовый закон описывает, как связаны параметры одной и той же порции газа в двух состояниях, если масса газа постоянна. Он позволяет найти давление, объём или температуру после изменения состояния газа.
Закон применяют к уравнению Менделеева—Клапейрона, записанному для одной и той же массы газа. Поэтому количество вещества и газовая постоянная при сравнении состояний не меняются.
Индексы 1 и 2 обозначают начальное и конечное состояния. Температуру в формуле обязательно выражают в кельвинах: \(T=t+273\), где \(t\) — температура в градусах Цельсия. Если один из параметров не изменяется, закон превращается в частный газовый закон: например, при постоянной температуре получается зависимость \(pV=\text{const}\).
Газ занимал объём \(V_1=2\ \text{л}\) при температуре \(T_1=300\ \text{К}\) и давлении \(p_1\). Его нагрели до \(T_2=600\ \text{К}\) при постоянном давлении. Из закона следует \(V_2=V_1\frac{T_2}{T_1}=2\cdot\frac{600}{300}=4\ \text{л}\). При нагревании вдвое объём увеличился вдвое.
Объединённый газовый закон применяют только при неизменной массе газа. Если газ выходит из сосуда или добавляется в него, нужно учитывать изменение количества вещества и использовать уравнение состояния идеального газа. Нельзя также подставлять температуру в градусах Цельсия.
Как изменится объём газа при постоянном давлении, если абсолютную температуру увеличить в 3 раза?
Главное
- Для постоянной массы газа выполняется \(\frac{p_1V_1}{T_1}=\frac{p_2V_2}{T_2}\).
- В расчётах используют абсолютную температуру в кельвинах, а давление и объём — в согласованных единицах.
- Закон объединяет частные газовые законы и помогает сравнивать два состояния газа.