Закон Авогадро (1811). При одинаковых давлениях и одинаковых температурах в равных объемах различных идеальных газов содержится одинаковое число молекул, или, что то же самое, при одинаковых давлениях и одинаковых температурах грамм-молекулы различных идеальных газов занимают одинаковые объемы.
При нормальных условиях (/ = 0°С и Р - 101325 Н/м2 = 1 атм = 760 мм. рт. ст.) грамм-молекулы всех идеальных газов имеют объем Vm - 22,414 л.
Число молекул, находящихся в 1 куб.см идеального газа при нормальных условиях равно 2,687-1019 см*3 (число Лошмидта).
Уравнение состояния идеального газа имеет вид:
PV = RT,
т
где Р, Vm и Т - давление, молярный объем и абсолютная температура газа, a R = 8310 Дж/кмоль град. = 0,848 кг м/моль град. - универсальная газовая постоянная, численно равная работе, совершаемой одним молем идеального газа при изобарном нагревании на один градус.
Для произвольной массы М газа уравнение состояния (уравнение Менде-леева-Клапейрона) имеет вид:
m
или иначе:
PV= ВТ;
где v = У/М - удельный объем газа, В = R/m - удельная газовая постоянная, зависящая от молекулярного веса газа.
Число молекул, содержащихся в единице объема идеального газа, равно:
где N = 6,023-1023 моль1 - число Авогадро, означающее число молекул в грамм-молекуле, к = R/N = 1,38 10'23Дж/град - постоянная Больцмана.
Смесью газов называется совокупность нескольких разнородных газов, которые при рассматриваемых условиях не вступают друг с другом в химическую реакцию.
Весовой концентрацией газа, входящего в состав смеси, называется отношение его массы к массе смеси.
Молярной концентрацией газа называется отношение числа молей этого газа к числу молей всех газов смеси.
Парциальным давлением газа называется давление газа в смеси, если бы из смеси были удалены все остальные газы, а объем и температура сохранились бы прежними.
Закон Дальтона. Давление смеси идеальных газов равно сумме их парциальных давлений.
Парциальным объемом газа в смеси называется тот объем, который имел бы этот газ, если бы из смеси все остальные газы были удалены, а давление и температура сохранились прежними.
Удельное энергосодержание - кинетическая энергия всех молекул газа, содержащихся в единице объема, равное давлению газа:
и>, [Н/м2] - Р, [Дж/м3].
Для воздушной атмосферы во всех газодинамических расчетах принимается давление на уровне океана равным 1 атм. - 760 мм.рт.ст. = 1,0132510-105 Н/м2 (при t = +20°С), что соответствует 1,0132510 105 Дж/м2.
Полное энергосодержание газа, заключенного в объеме V, равно:
W = PV, Дж.
11.5. Плазма
11.5.1. Основные понятия
Термин «плазма» был введен в 1923 г. американскими физиками И.Ленг-мюром и Л.Тонксом, проводившими зондовые измерения параметров низкотемпературной газоразрядной плазмы. Кинетика плазмы рассматривалась в работах Л.Ландау (1936 и 1946), А.Власова (1938). В 1942 г. Х.Альфен предложил уравнения магнитной гидродинамики для объяснения ряда явлений в космосе. В 1950 г. И.Е.Тамм и А.Д.Сахаров предложили идею магнитной термоизоляции плазмы. В 50-70-е годы XX в. изучение плазмы стимулировалось различными практическими применениями плазмы, развитием астрофизики и космофизики, а также физики верхней атмосферы Земли в связи с полетами космических летательных аппаратов.
Плазмой называется частично или полностью ионизированный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы. При достаточно сильном нагревании любое вещество испаряется, превращаясь в газ. Если увеличить температуру и дальше, то резко усилится процесс термической ионизации, т.е. молекулы газа начнут распадаться на составляющие их атомы, которые затем превращаются в ионы - электрически заряженные частицы. Ионизация газа, кроме того, может быть вызвана его взаимодействием с электромагнитным излучением (фотоионизация) или бомбардировкой газа заряженными частицами.
В состоянии плазмы находится подавляющая часть вещества Вселенной — звезды, звездные атмосферы, галактические туманности и межзвездная среда.
