Газовые законы, их формулировка и физический смысл.
Закон Бойля-Мариотта Исторически первым открытым газовым законом стал закон Бойля-Мариотта. В 1660 г Р. Бойль (и несколько позже Э. Мариотт) установил, что газ ведет себя подобно сжатой пружине, и увеличивает давление пропорционально уменьшению объема. Таким образом, для фиксированного количества газа при фиксированной температуре произведение давления и объема остается постоянным:
$$pV=const$$
Выполнение этого закона совершается не мгновенно. При быстром увеличении давления объем уменьшается менее, чем пропорционально давлению, но через некоторое время происходит дополнительное уменьшение объема. Позже было установлено, что происходит это потому, что при быстром сжатии газа повышается температура. Если же газ сжимать медленно, чтобы температура оставалась постоянной, то отклонений от закона не наблюдается.
Таким образом, закон Бойля-Мариотта выражает зависимость давления от объема газа при фиксированной температуре. График этой зависимости называется изотермой и в координатах $V–p$ представляет собой гиперболу, располагающуюся тем выше, чем выше температура. В других координатах изотерма является горизонтальной или вертикальной прямой.
Закон Шарля Хронологически вторым открытым газовым законом является закон, открытый Ж. Шарлем в 1787 г. Было установлено, что давление фиксированного количества газа при фиксированном объеме изменяется прямо пропорционально его температуре. Отношение этих величин постоянно:
pT=constpT=const
Данный процесс называется изохорным, и его график в координатах Т−pТ−p является наклонной прямой, направленной из начала координат. Прямая поднимается тем круче, чем меньше объем газа. В других координатах график изохоры является горизонтальной или вертикальной прямой.
Закон Гей-Люссака В 1802 г Ж. Гей-Люссаком был опубликован третий газовый закон, описывающий изменение состояния фиксированного количества газа при постоянном давлении. Он гласит, что объем фиксированного количества газа при постоянном давлении пропорционален температуре. Отношение этих величин постоянно:
VT=constVT=const
Такой процесс был назван изобарным, и его график в координатах Т−VТ−V является наклонной прямой, направленной из начала координат. Прямая поднимается тем круче, чем меньше давление газа. В других координатах график изобары является горизонтальной или вертикальной прямой.
