Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

Это уравнение хорошо описывает поведение одного грамм-моля любого газа при малых давлениях и высоких температурах. Оно очень простое, что сильно облегчает расчеты, и доста­точно точное, поэтому его очень часто приме­няют. Этому замечательному уравнению под­чиняются и воздух, которым мы дышим, и раскаленные газы в топках, и плазма внутри звезды, и даже электроны в металле. Выведено оно при допущении, что молекулы газа представ­ляют собой материальные точки: обладают массой, но не имеют объема и никак не взаимо­действуют между собою. Поэтому оно и на­звано уравнением состояния идеальных газов.

Такое допущение определяет область, в ко­торой применяется это уравнение: при низком давлении газ занимает настолько большой объем, что объемом самих молекул можно смело пренебречь, а при высокой температуре молекулы обладают такой большой энергией и такой большой скоростью, что взаимное при­тяжение не влияет на их движение.

Конечно, в действительности нельзя пре­небрегать ни собственными размерами моле­кул, ни их взаимным притяжением. Истинный свободный объем, в котором могут двигаться молекулы, будет меньше объема самого газа, так как часть этого объема занимают сами молекулы (v-b), а давление, под которым на­ходится газ, несколько больше внешнего дав­ления, потому что из-за межмолекулярного притяжения газ испытывает как бы дополни­тельное сжатие:

p-a/v2.

Поправка к давлению должна быть тем больше, чем ближе друг к другу находятся молекулы в газе, чем более он сжат, чем мень­ший объем занимает. Эта поправка обратно пропорциональна квадрату объема: чем он меньше, тем ближе друг к другу молекулы и тем больше притяжение, а кроме того, самих молекул в единице объема больше.

Эти поправки ввел в уравнение идеального газа голландский ученый Ван-дер-Ваальс. Он предложил уравнение

(p+a/v2)(v-b)-RT=Q,

которое называется его именем или уравнением реальных газов. R здесь постоянная, которая зависит от количества газа. Это уравнение гораз­до более точно, чем уравнение Клапейрона,

Рис. 1. Графики уравнения состояния идеального газа. На верхнем изображена зависимость объема от давления при постоянной температуре. Внизу — графики зависимостей изменения объема и давления от температуры. Этому урав­нению подчиняется и воздух, только, конечно, нужно учи­тывать изменение температуры с высотой.

а применимо в значительно более широких пределах при изменении температуры и дав­ления. Поправки «а» и «6» определяются из опытных данных. Изучив отклонения от иде­ального газа в изменении объема газа при сжатии, можно даже довольно точно оценить размеры его молекул.

Знать уравнение состояния очень важно для термодинамики, без него она бессильна

139