Номер 6, страница 98 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

6. Какие законы называют газовыми?

Решение

Газовыми законами называют эмпирически или теоретически установленные количественные зависимости между основными макроскопическими параметрами, характеризующими состояние газа — давлением ($P$), объемом ($V$) и абсолютной температурой ($T$), а также количеством вещества ($\nu$) или массой ($m$). Эти законы были выведены для модели идеального газа, но они хорошо описывают поведение реальных газов при низких давлениях и высоких температурах.

Основные газовые законы:

1. Закон Бойля—Мариотта (изотермический процесс)

Описывает процесс, происходящий при постоянной температуре ($T = \text{const}$) и постоянной массе газа ($m = \text{const}$). Закон гласит, что для данной массы газа при постоянной температуре произведение давления газа на его объём является величиной постоянной.

Математическая запись: $PV = \text{const}$

Для двух состояний газа: $P_1 V_1 = P_2 V_2$.

2. Закон Гей-Люссака (изобарный процесс)

Описывает процесс, происходящий при постоянном давлении ($P = \text{const}$) и постоянной массе газа ($m = \text{const}$). Закон утверждает, что для данной массы газа при постоянном давлении отношение объёма к абсолютной температуре является величиной постоянной.

Математическая запись: $\frac{V}{T} = \text{const}$

Для двух состояний газа: $\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}$.

3. Закон Шарля (изохорный процесс)

Описывает процесс, происходящий при постоянном объеме ($V = \text{const}$) и постоянной массе газа ($m = \text{const}$). Закон гласит, что для данной массы газа при постоянном объеме отношение давления к абсолютной температуре постоянно.

Математическая запись: $\frac{P}{T} = \text{const}$

Для двух состояний газа: $\frac{P_1}{T_1} = \frac{P_2}{T_2}$.

4. Объединенный газовый закон (уравнение Клапейрона)

Этот закон является следствием трёх предыдущих и обобщает их для процесса с постоянной массой газа ($m = \text{const}$), но при изменяющихся давлении, объеме и температуре. Он устанавливает, что для данной массы газа произведение давления на объем, деленное на абсолютную температуру, есть величина постоянная.

Математическая запись: $\frac{PV}{T} = \text{const}$

Для двух состояний газа: $\frac{P_1 V_1}{T_1} = \frac{P_2 V_2}{T_2}$.

5. Закон Авогадро

Закон гласит, что в равных объемах различных идеальных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул (и, следовательно, одинаковое количество вещества). Из этого следует, что молярный объем любого газа при нормальных условиях ($T_0=273.15$ К, $P_0=101325$ Па) является постоянной величиной ($V_m \approx 22.4$ л/моль).

Математическая запись: $V \propto \nu$ или $\frac{V}{\nu} = \text{const}$ при $P, T = \text{const}$.

6. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева—Клапейрона)

Это уравнение связывает все четыре параметра состояния идеального газа: давление, объем, температуру и количество вещества. Оно является самым общим законом для идеального газа.

Математическая запись: $PV = \nu RT$

где $\nu$ — количество вещества (в молях), а $R$ — универсальная газовая постоянная ($R \approx 8.314 \frac{\text{Дж}}{\text{моль} \cdot \text{К}}$). Уравнение также может быть записано через массу газа $m$ и молярную массу $M$: $PV = \frac{m}{M}RT$.

7. Закон Дальтона

Закон описывает давление смеси газов. Он гласит, что общее давление смеси химически не взаимодействующих идеальных газов равно сумме парциальных давлений каждого из газов, входящих в состав смеси. Парциальное давление — это давление, которое имел бы газ, если бы он один занимал весь объем смеси при той же температуре.

Математическая запись: $P_{общ} = P_1 + P_2 + \dots + P_n = \sum_{i=1}^{n} P_i$.

Ответ:

Газовыми законами называют законы, которые описывают количественные зависимости между макроскопическими параметрами газа (давлением, объемом, температурой, количеством вещества). К основным газовым законам относятся: закон Бойля—Мариотта, закон Гей-Люссака, закон Шарля, объединенный газовый закон, закон Авогадро, уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева—Клапейрона) и закон Дальтона.