Moddaning gaz holati. Ideal gaz qonunlari. Gazlarni past bosim sharoitida bir jinsli sistemalar deb qarash mumkin. Gaz holatida moddaning zarrachalari (atomlar, molekulalar) orasidagi masofa ancha katta bo’ladi. Shu sababli ayrim zarrachalar orasidagi o'zaro ta’sir kuchlari juda kam bo’lib, gaz holatidagi moddani istalgancha siyraklashtirishi yoki aksincha, suyuq yoki qattiq holatga o‘tgunga qadar siqish mumkin.
Modda gaz holatida ikki, uch va undan ko‘p zarrachlardan tarkib topgan komplekslar hosil qilishi mumkin. Gaz modda suyuq holatga o‘tkazilganda uning hajmi minglab marta kamayadi. Bunda gaz molekulalarining hajmi o‘zgarmaydi. Balki ular orasidagi masofa qisqaradi, xolos.
Gazlarda molekulalar orasidagi masofa katta va molekulalarning hajmi juda kichik bo’lganligi sababli gazlarga oid qonunlarni keltirib chiqarishda gaz molekulalari orasidagi o'zaro ta’sir kuchlarini va molekulalari hajmini hisobga olmasa ham bo’ladigan gazlar ideal gazlar deb ataladi. Asosiy gaz qonunlari ana shunday ideal gazlar uchun keltirib chiqarilgan. Gazning holati, asosan, T, p, V bilan xarakterlanadi. Boyl-Mariott qonuni o‘zgarmas haroratda o‘z garmas gaz massasining hajmi va bosimi orasidagi bogianishni ifodalaydi: o'zgarmas haroratda (T = const) m alum miqdor gazning hajmi uning bosimiga teskari proporsional bo ‘ladi. Agar p va Fbilan gazning dastlabki bosim va hajmip lva Vybilan gazning oxirgi bosim va hajmi ishoralansa, Boyl-Mariott qonuni quyudagicha ifodalanadi: о 'zgarmas haroratda (T= const) та 'lum gaz massasining hajmi uning bosimiga teskari proporsional bo ‘ladi:
P*V = const;
pV = p1V1;
,
bunda, p - gazning bosimi; V - hajmi. Bu qonunni 1662-yil Boyl Mariott ta’riflagan.
Fizikaviy kimyodan qonun-qoidalarni ifodalashning grafik usullaridan keng foydalaniladi. Bosimning hajmga bogliqligini diagrammada tasvirlasak (masalan, ideal gaz uchun) u holda ezoterma chiziqlari hosil bo‘ladi.
l-rasm. Ideal gazning izotermalari.
Rasmdagi izotrmalar turli haroratdagi bir xil miqdor gazga taalluqlidir.Gazlarga doir Gey-Lyussak qonuniga muvofiq, o‘zgarmas bosimda m aium miqdordagi gazning hajmi uning absolut haroratiga to’g’ri proporsional boiadi, ya'ni:
bunda T = t+273,15° absolut harorat yoki
V
Bosim uchun
P
Agar hajm o‘zgarmas bo‘lsa, o'zgarmas miqdordgi gazning bosimi absolut haroratga to‘g‘ri proporsional ravishda o'zgaradi:
.
Gey-Lyussak qonunini grafik tarzda quyidagicha ifodalash mumkin. Bosim o‘zgarmas bo‘lganda ideal gaz izobaralari (2- rasm),
hajm o‘zgarmas bo‘lganda esa izoxoralar (3-rasm) deyiladi. Gazlarning holati bosim, hajm va haroratga bog'liq boigani sababli bu 3 kattalikni ifodalovchi tenglama gazning holat tenglamasi deyiladi. Bu tenglamni keltirib chiqarish va tushunish uchun Avogadro qonunini ham bilish kerak. Avogadro qonuniga ko'ra bir xil harorat va bir xil bosimdagi turli gazlarni teng hajmlardagi molekulalar soni o'zaro teng bo’ladi
Ideal gazning holat tenglamasi Boyl—Mariot va Gey-Lyussak qonunlarini birlashtirib, Avogadro qonunini hisobga olish y o ii bilan keltirib chiqarilgan. U quyidagicha ifodalaniladi:
pV = nRT.
Bu tenglama Mendeleyev-Klapeyron tenglamasi ham deyiladi. Bunda n gazning mollar sonini bildiradi. R esa bir mol gazga tegishli o‘zgarmas koeffitsiyent bo’lib uning qiymati gazning turiga va uning mavjud bo’lish shart-sharoitiga bog’liq emas. U koeffitsiyent Universal gaz doimiysi deyiladi:
R
va bosim hamda hajm qanday birliklarda oichanishiga qarab quyidagi qiymatlarga ega bo’ladi:
R = 0.08205
62400
R = 8.313 107
R = 8.31
R = 1.987
Mendeleyev-Klapeyron tenglamasi bir mol uchun (n=1) quyidagi ko'rinishga ega:
p V = R T
bunda V- bir mol gazning hajmi.
Bu tenglamaga kiruvchi kattaliklardan ikkitasining qiymati ma’lum boiganida uchinchi kattalikni hisoblab topish mumkin. Ideal gazning holat tenglamasini keltirib chiqarishda molekulalar - ning hajmi va molekulalaming o'zaro ta’sir kuchlari hisobga olinmagan. Real gazlarga o‘tilganda esa bularni e’tiborga olish kerak boiadi. Gaz va suyuqliklar nazariyasini rivojlantirishga katta hissa qo‘shgan golland olimi Yan Diderik Van-Der-Vaals ideal gazning holat tenglamasiga ba’zi o'zgartirishlar kiritib, uni real gazlar uchun tatbiq etsa boiadigan holga keltirgan, shu sababli Van-derVaals tenglamasi deyiladi:
bunda a - berilgan gaz uchun o‘zgarmas kattalik, - gaz molekulalarining ichki o’zaro tortishuv kuchi boiib, gazning ichki bosimi deyiladi.
b - molekulaning hajmiga bog’liq kattalik, lekin u molekula hajmiga teng emas b ning qiymati molekula hajmidan 4 marta katta boiishi aniqlangan. Gazning hajmi kichraygan sari kattalasha V2 boradi. V kichrayganda V-b ning ham nisbiy qiymati kattalashadi. Aksincha hajmi katta boiganda, (past bosim va yuqori haroratlarda) nisbat kichik boiadi va Vning qiymati kattaligi sababli b ni hisobga olmasa ham boiadi. Katta hajm va kichik bosimlarda Van-der-Vaals tenglamasining bu ikki hadining ahamiyati qolmaganligi sababli yuqoridagi tenglama ideal gazning holat tenglamasiga aylanadi. Gazlarning molekular kinetik nazariyasiga quyidagi prinsiplar asos qilib olingan:
|
