Газ заңы деген сөз тіркесінің мағынасын іздемес бұрын, газдың не екенін анықтап алу керек. Газдар - бөлшектері кеңістікте ретсіз қозғалатын заттар. Бұл заттар өте әлсіз молекулааралық, атомаралық және ионаралық әсерлесумен сипатталады. Газ күйін газ деп те атайды, яғни заттың сұйық, қатты және плазмалық агрегаттық күйлерінен басқа төртеуінің бірі. Газдардың өз заңдары бар. Газ заңы қандай?
Анықтама
Физикалық тұрғыдан алғанда, газ заңдары идеал газда болатын изопроцестерді түсіндіретін заңдар болып табылады. Бір қызығы, химияда физика заңдарымен резонанс тудыратын мұндай заттарды сипаттаудың белгілі бір заңдылықтары бар. Алайда бұл заңдар нақты газдарға қолданылады. Енді идеалды газ және изопроцесс деген не екенін түсінген жөн. Бастайық.
Идеал газ
Идеал газ - бұл газ бөлшектері арасында өзара әрекеттесу жоқ деп есептейтін нақты газдың математикалық моделі. Осы болжамнанбөлшектер тек зат орналасқан ыдыспен ғана байланыста болады, сонымен қатар бұл заттың бөлшектерінің массасы соншалықты аз, сондықтан оны қараудан толығымен алып тастауға болады.
Изопроцестер
Изопроцесс деген не деген сұраққа жауап беру үшін термодинамикаға (физиканың бір саласы) жүгіну керек. Газдың күйін (идеалды газ) сипаттау үшін негізгі параметрлер қысым, температура және көлем болып табылады.
Сонымен, изопроцестер – бұл үш параметрдің бірі уақыт өте өзгермеген жағдайда газдарда болатын процестер. Изотермиялық процестерде температура өзгермейді, изобарлық процестерде қысым өзгермейді, ал изохоралық процестерде көлем өзгермейді.
Менделеев-Клапейрон теңдеуі
Газ заңдарын талқыламас бұрын, Менделеев-Клапейрон теңдеуінің не екенін және бұл теңдеудің газдармен және олардың заңдарымен байланысын білу қажет. Барлық бірдей көрсеткіштердің бір-біріне тәуелділігін сипаттау үшін қысым, көлем, температура, әмбебап газ тұрақтысы және көлем (молярлық) қосылады.
Теңдеудің келесі түрі бар: pV=RT.
R - әмбебап газ тұрақтысы, оны өзіңіз есептей аласыз немесе бұрыннан белгілі мәнді пайдалана аласыз - 8, 3144598(48)J⁄(моль ∙K).
Осылайша, молярлық көлем – бұл көлемнің зат мөлшеріне қатынасы (мольмен), ал зат мөлшері, өз кезегінде, массаның молярлық массаға қатынасы.
Теңдеуді келесідей жазуға боладыжол: pV=(m / M)RT.
Физикада газдардың қандай заңдары бар
Бұрын айтылғандай, изопроцестер физикада қарастырылады. Үш негізгі шаманың (көлем, қысым, температура) бір-біріне тәуелділігінің формулалары бар. Физикадағы газ заңдары:
- Бойл-Мариотт заңы, изотермиялық процесс жағдайында қолданылады: қысым мен газ көлемінің көбейтіндісі уақыт өткен сайын өзгеріссіз қалады. Менделеев-Клапейрон – pV=(m/M)RT=const теңдеуіне сүйене отырып, бұл заң газдың температурасы мен оның массасы өзгермеген жағдайда қысым мен көлемді көбейту нәтижесі тұрақты болатынын айтады.
- Гей-Люссак заңы, ол изобарлық процестерге қолданылады. Бұл жағдайда көлем мен температураның қатынасы өзгеріссіз қалады: V / T=const. Гей-Люссак заңын келесідей тұжырымдауға болады: егер газдың қысымы мен массасы уақыт өте келе өзгеріссіз қалса, онда температураға бөлінетін көлем бөлігі тұрақты шама болады.
- Чарльз заңы – изохоралық процестер үшін. Қысым мен температураның қатынасы өзгермейді: p / T=const. Бұл жағдайда газ қысымы мен температурасының қатынасы тұрақты, ал қысым мен масса өзгеріссіз қалады.
Газ заңдары: Химия
Осы заңдардың ішінде:
- Авогадро заңы. Ол былай тұжырымдалған: әртүрлі газдардың бірдей көлемдерінде бірдей молекулалар саны болады, басқалары тең (қысым және температура). Осы заңнан мыналар шығады -қалыпты жағдайда (қалыпты жағдайда қысым 101,235 кПа және температура 273 К), 1 моль алатын абсолютті кез келген газдың көлемі 22,4 литр болады.
- Дальтон заңы: бір-бірімен әрекеттесетін газдар алып жатқан көлемдер және реакция кезінде алынған өнімдер, біріншісін екіншіге бөлгенде, шағын, бірақ дәл бүтін сандар шығады, олар коэффициенттер деп аталады.
- Пациалды қысымдар заңы: газдар қоспасының қысымын анықтау үшін қоспаның газдары тудыратын қысымдарды қосу керек.
Газдарға қолданылатын әртүрлі заңдар
Көптеген адамдар газдарды агрегаттық күйлердің ең қарапайымы деп ойлайды: екі бөлшек те ретсіз қозғалады, ал олардың арасындағы қашықтық максималды (әсіресе қатты заттармен салыстырғанда) және осы бөлшектердің массасы аз. Бірақ мұндай заттардың күйлерін сипаттау үшін қолданылатын заңдар өте алуан түрлі. Жоғарыда айтылғандардан шығатыны, газ заңдары мәселесін тек физика ғана зерттемейді. Оның үстіне физикада да, химияда да олардың бір-екеуі жоқ. Осыдан қарапайым болып көрінетін нәрсе шындықта әрқашан олай бола бермейді деген қорытындыға келуге болады.
