67

4. WŁASNOŚCI I PRZEMIANY CZYNNIKÓW TERMODYNAMICZNYCH

4.1. GAZY DOSKONAŁE I ICH MIESZANINY

4.1.1. Proste gazy doskonałe

W XVII i XVIII wieku odkryte zostały — być może dzięki niedoskonałości ówczesnych przyrządów pomiarowych — prawa dotyczące zachowania się gazów podczas pewnych, wybranych przemian termodynamicznych. I tak niezależnie od siebie Boyle i Mariott stwierdzili, że jeżeli utrzymywać temperaturę gazu na stałym poziomie, to stałym będzie również iloczyn jego objętości i ciśnienia. Gay-Lussac zaobserwował, że przy stałym ciśnieniu objętość gazu zmienia się liniowo z temperaturą, a Charles, że przy stałej objętości z kolei ciśnienie jest liniową funkcją temperatury. Obecnie wiadomo, że żaden gaz nie spełnia ściśle tych praw, a jedynie jego uproszczony model zwany gazem doskonałym i stąd powstała wspólna nazwa dla wymienionych praw: prawa gazu doskonałego, które we współczesnym zapisie przedstawiają się następująco: Prawo Boyle’a i Mariotte’a

T = const;    p_xV_x    =    p₂V₂    (4.1.1)

Prawo Gay-Lussaca

p = const;    VJT_l    =    V₂}T₂    (4.1.2)

Prawo Charlesa

V = const;    p_x/T_x    =    p₂jT₂    (4.1.3)

Powiązanie tych trzech praw prowadzi do uzyskanego w XIX wieku równania stanu dla gazu doskonałego Clupeyrona

Pi^Vi _ Pi^V2    (4.1.4)

Gaz doskonały jest zbiorem cząstek będących punktami obdarzonymi masą i nie oddziałującymi pomiędzy sobą. Zakłada się dodatkowo, że gaz ten posiada stałe ciepło właściwe. Okazuje się, że wiele gazów w dość szerokim

67