2.1 Свойства газов и газовых смесей

 

Газы. Это названия придумано голландским ученым Гельмонтом.

Газ – это такое агрегатное состояние вещества, в котором его частицы не связаны или слабо связаны между собой силами взаимодействия и движутся свободно, заполняя весь предоставленный им объем, и принимают его форму.

В отличие от жидких и твердых тел объем газов сильно зависит от давления и температуры.

Любое вещество можно перевести в газообразное состояние подбором надлежащей температуры и давления. На рис. 2.1 область газообразного состояния ограничена кривыми: I – сублимация (отвердение); II – парообразование.

При любом р<ркр существует температура Т, выше которой вещество становится газообразным. Точка Тр – тройная точка. На кривой I ниже точки Тр газ находится в равновесии с твердой фазой вещества (для воды – лед), а на кривой II (между точками Тр и К) – в равновесии с жидкой фазой (вода – пар). Газ в этих состояниях называется паром.

Пар – это название газообразного вещества в условиях, когда газовая фаза может находиться в равновесии с жидкой или твердой фазой того же вещества. Однако путем изменения температуры это равновесие может быть нарушено и тогда понятие пар теряет прежний смысл. Поэтому критерием в таких случаях служит критическая температура, т.е температура, выше которой вещество может находиться только в газообразном состоянии и никаким сжатием (без понижения температуры) сконденсировать его невозможно. Таким образом, газообразное вещество называют паром, если его температура ниже критической, и газом, если его температура выше критической.

Следует отметить, что газовые законы применимы только к парам, не находящимся в состоянии насыщения. Для насыщенных паров справедливы лишь закон Авогадро и закон Дальтона, которые не связаны с изменением параметров состояния.

При Т<Ткр газ можно сконденсировать, то есть перевести газ в жидкое состояние (или твердое). Например, вода замерзает при 0оС, а до этого (+5, +3, +1, +0,5оС) не замерзает. Также происходит и сжижение газов. Например, для О2 температура сжижения равна t=-182,98оС, а его отвердение происходит при –218,7оС.

При Т>Ткр граница газообразной области условна, так как при этих температурах фазовые превращения не происходят.