Уравнение состояния идеальных газов

Из молекулярно-кинетической теории следует, что произведение удельного объема идеального газа на абсолютное давление, деленное на абсолютную температуру, для любого равновесного состояния есть величина постоянная:

. (2.5)

Постоянную величину, отнесенную к 1 кг газа, обозначают буквой R и называют газовой постоянной:

. (2.6)

Уравнение (2.6) называется термическим уравнением состояния идеальных газов, или характеристическим уравнением. Уравнение состояния идеальных газов было выведено французским физиком Клапейроном в 1834 г. и поэтому названо его именем.

Для произвольного количества газа с массой , кг, уравнение состояния имеет вид

, (2.7)

где р – абсолютное давление газа, н/м²; V – объем произвольного количества газа, м³; m – масса газа, кг; Т – абсолютная температура газа, °К.

Газовая постоянная R представляет собой физическую постоянную, которая для каждого газа принимает вполне определенное значение, зависящее от природы газа и не зависящее от его состояния.

Её можно выразить в виде:

. (2.8)

Числитель правой части представляет собой работу газа в процессе при постоянном давлении. Если разность температур (Т₂ – Т₁) равна 1°, а масса газа равна 1 кг, то газовая постоянная есть работа в джоулях 1 кг газа в процессе при постоянном давлении и при изменении температуры на 1°.

Газовая постоянная имеет следующую размерность:

.

Уравнение Клапейрона в таком виде справедливо только для идеальных газов. Однако это уравнение с достаточной для практики точностью можно применять и для реальных газов, имеющих низкое давление и высокую температуру.