title-icon
Яндекс.Метрика
» » Основные газовые законы

Основные газовые законы

В металлургии чаще всего приходится иметь дело со смесями газов и ненасыщенных паров. При условиях металлургических процессов газы и пары смешиваются в любых отношениях (для паров — до насыщения). Для этих смесей установлено 5 основных законов.
Закон Дальтона. Общее давление смеси газов, находящихся в определенном объеме, равно сумме давлений каждого отдельного газа, которое он имел бы, занимая один при той же температуре весь объем, занимаемый смесью.
В виде уравнения этот закон записывается так: P = P1 + P2 + Р3 + ... + Pn, где P — общее давление, a P1, P2 и т. д. — давления каждого газа.
Каждый газ ведет себя независимо от присутствия других газов. Разумеется, эта закономерность нарушится, если условия изменятся настолько, что газы начнут вступать между собой в реакции или конденсироваться.
Закон Бойля—Мapиoттa. При постоянной температуре объем данного количества газа обратно пропорционален давлению, под которым газ находится. Математически закон записывается так: PV = С. Здесь С — постоянная, зависящая только от количества газа и температуры. Для азота, кислорода, окиси углерода, аргона, метана и водорода этот закон можно применять в металлургических расчетах до давления 2—2,5 МПа. При давлении 25 МПа PV = 0,9. Для двуокиси углерода и серы ошибки достигают 2—3% при давлении 0,8—1,0 МПа.
Закон Шарля—Гей-Люссака. При постоянном давлении повышение температуры газа (At, ° С) на один градус приводит к увеличению объема данного количества газа (Vt) на 1/273 его объема при 0° С (V0).
Математическое выражение закона имеет вид Vt = V0 (1 + t/273).
Удобно пользоваться этим законом, применяя абсолютную температуру. Тогда Vt = (T/T0)V0 или V/T1 = V2/T2 и т. д. = V0/T0 = const, В этом виде закон читается так: при постоянном давлении объем данного количества газа прямо пропорциона пен абсолютной температуре.
Если мы будем нагревать газ при постоянном объеме, то будет расти по тому же закону его давление: P = (P0/T0)T = CT или P1/T1 = P2/T2 = P3/T3 и т. д. = const.
Закон Авогадро. В равных объемах различных газов при одинаковой температуре и одинаковом давлении содержится равное количество молекул.
Поскольку грамм-молекулы (моль) газов при нормальных условиях занимают близкий к 22,414 л объем, то из этого следует, что в каждом моле содержится постоянное количество молекул. По точным определениям это количество равно 6,024*10в23. Его принято называть числом Авогадро и обозначать буквой N.
Закон Клайперона—Менделеева. Законы Бойля—Мариотта и Шарля—Гей-Люссака были объединены в одно уравнение Клайпероном: P0V0 = C, но V0/T0 = V,T и тогда, подставляя V0 = T0V/T, получаем P0T0V/T = const = PV = С. Отсюда P0V = CT/T0 = СТ.
Ho при данной T P0V — постоянная величина и отсюда PV = С'Т. Здесь C' — величина, зависящая от рода газа и его количества. Д. И. Менделеев предложил определить C для одного моля газа. Тогда для любого газа мы имеем PV = 1*22,41 = С'*273, отсюда C' для моля газа = 22,41/273 = 0,081 Па м3*10в-2. Эта работа соответствует 8,31 Дж и обозначается буквой R. Таким образом, уравнение приобретает для одного моля любого газа вид PV = RT и для п молей PV = nRT.
Последнее уравнение называется уравнением состояния идеального газа. Здесь R — работа, которую производит один моль газа при нагреве на один градус.

title-icon Подобные новости