Свойства газов - 01
09.11.10 07:53

Газом называют состояние вещества, характеризуемое способностью распространяться по всему доступному для него пространству, в обычных условиях - без скачкообразного изменения своих свойств. Газ характеризуется: 1) химическим составом; 2) удельным весом; 3) давлением; 4) объемом; 5) температурой.

Свойства газов используются в разнообразных двигателях и всевозможных процессах, применяемых в технике.

Для идеальных газов справедливы следующие законы. Закон Бойля - Мариотта: при постоянстве температуры данного количества газа его абсолютное давление изменяется обратно пропорционально объему:

Р1/Р2=V2/V1 и Р1V1 = Р2V2

где Р1 и Р2 - начальное и конечное абсолютное давление;
V1 и V2 -начальный и конечный объем.

Произведение абсолютного давления газа на его объем остается постоянным:

PV = C

Пример.
Воздух сжимается до объема 0,2 м3, при этом развивается давление 10 кг/см2, абс. Каков будет объем этого количества воздуха при давлении 1,033 кг/см2?

Температура остается постоянной. Конечный объем воздуха будет:

V = Р1V1/ Р2 = 0,2*10/1,033 = 1,94 м3

Закон Шарля: если данное количество газа занимает постоянный, то его абсолютное давление при 0°С при увеличении температуры на 1°С возрастает на 1/273 своей величины, и, наоборот, при понижении абсолютного давления на 1/273 своей величины при 0°С температура газа уменьшается на 1°С.

Закон выражается формулой

Рt = Р0(1 + t/273)

или

Рt = Р0(1 + 0,00366t)

где Рt - абсолютное давление газа при температуре t и при объеме V
Р0  - абсолютное давление того же количества газа, выраженное в одинаковых с Рt единицах, при прежнем объеме газа и при 0°С;

t - температура газа в °С при давлении Рt .

Пример. 1 м3 воздуха находится под давлением 30 кг/см2 абс. при температуре 0°С. Какое будет давление при том же объеме, если воздух охладить до -50°С?

Рt = Р0(1 + 0,00366t) = 30(1 - 0,00366*50) = 30(1 - 0,183) = 24,48 кг/см2 абс.

Закон Гей-Люссака: объем данного количества газа при постоянном его давлении при увеличении температуры на 1°С увеличивается на 1/273 его объема при 0°С, и, наоборот, объем газа уменьшается на 1/273 его величины при 0°С в случае падения температуры на 1°С. Соотношение это можно выразить формулой

Vt = V0(1 + 1/273t)

или

Vt = V0(1 + 0,00366t)

где Vt - объем данного количества газа при температуре t и давлении P0;
V0 -объем того же количества газа при 0°С и давлении P0 ;
t - температура газа в °С, при которой газ занимает объём Vt .

Пример. Некоторое количество воздуха при атмосферном давлении и температуре 0°С занимает объем 2 м3. Рассчитать, какой объем будет занимать это же количество воздуха при том же давлении и при температуре 800°С.

Vt = 2(1 + 0,00366*800) = 7,86 м3

Из приведенных формул следует, что давление газа и его объем при температуре - 273 С равны нулю. Поэтому температуру в - 273°С называют абсолютным нулем, а температура, измеренная от -273°С, называется абсолютной температурой:

T = t + 273° абс.

или

t = T - 273°C,

где Т - температура тела по абсолютной шкале температур
t - температура тела в °С.