Уравнение состояния. Для равновесной термодинамической системы существует функциональная связь между параметрами состояния

Для равновесной термодинамической системы существует функциональная связь между параметрами состояния, которая называется уравнением состояния. Опыт показывает, что удельный объем, температура и давление простейших систем, которыми являются газы, пары или жидкости, связаны термическим уравнением состояния вида .

Уравнению состояния можно придать другую форму: , , . Эти уравнения показывают, что из трех основных параметров, определяющих состояние системы, независимыми являются два любых.

Конкретный вид уравнения состояния зависит от индивидуальных свойств вещества.

Уравнение состояния идеальных газов. Как известно, им является уравнение Клапейрона (1834 г.)

, (1.3)

где V – объем, занимаемый массой М идеального газа. Величину R, Дж/(кг×К), называют удельной газовой постоянной (т.е. отнесенной на 1 кг газа). Поделив левую и правую части уравнения (1.3) на М, получим

. (1.4)

Уравнению Клапейрона можно придать универсальную форму, если отнести газовую постоянную к 1 кмолю газа, т. е. к количеству газа, масса которого в килограммах численно равна молекулярной массе m. Положив в (1.3) М = m и V = V _m, получим для одного моля уравнение Клапейрона – Менделеева:

. (1.5)

здесь m R – универсальная газовая постоянная.

В соответствии с законом Авогадро (1811 г.) объем 1 кмоля, одинаковый в одних и тех же условиях для всех идеальных газов, при нормальных физических условиях равен 22,4136 м³,

m R = pV _m/ T = 101,325 × 22,4136 / 273,15 = 8,314 кДж/(кмоль×К). (1.6)

Удельная газовая постоянная составляет R = 8,314/m, кДж/(кг×К).