-->
|
|
|
Ãëàâíàÿ >> Ìîëåêóëÿðíàÿ ôèçèêà. Òåðìîäèíàìèêà. Ôèçèêà 10 êë. Ìÿêèøåâ |
|
Ãëàâà 3. Òåìïåðàòóðà. Ãàçîâûå çàêîíû § 3.8. Çàêîíû Àâîãàäðî è Äàëüòîíà
Çàêîí Àâîãàäðî íà÷àëå XIX â. áûëî óñòàíîâëåíî ïðàâèëî êðàòíûõ îòíîøåíèé äëÿ ãàçîâ, âñòóïàþùèõ â õèìè÷åñêóþ ðåàêöèþ. Åñëè òåìïåðàòóðû è äàâëåíèÿ ãàçîâ, ñîåäèíÿþùèõñÿ äðóã ñ äðóãîì, ðàâíû, òî èõ îáúåìû íàõîäÿòñÿ â ïðîñòûõ îòíîøåíèÿõ: 1:1, 1 : 2, 1 : 3 è ò. ä. Íà îñíîâàíèè ýòîãî ïðàâèëà Àâîãàäðî â 1811 ã. âûñêàçàë ñìåëóþ äëÿ òîãî âðåìåíè ãèïîòåçó: â ðàâíûõ îáúåìàõ ãàçîâ ïðè îäèíàêîâûõ òåìïåðàòóðàõ è äàâëåíèÿõ ñîäåðæèòñÿ îäèíàêîâîå ÷èñëî ìîëåêóë. Ïðè îòíîøåíèè 1 : 1 ìîëåêóëû ðåàãèðóþùèõ ãàçîâ ñîåäèíÿþòñÿ ïîïàðíî. Åñëè îòíîøåíèå îáúåìîâ ðàâíî 1 : 2, òî êàæäàÿ ìîëåêóëà ïåðâîãî ãàçà ïðèñîåäèíÿåò ê ñåáå äâå ìîëåêóëû âòîðîãî è ò. ä.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ãèïîòåçà Àâîãàäðî ñòðîãî äîêàçàíà è íîñèò íàçâàíèå çàêîíà Àâîãàäðî. Ñîãëàñíî çàêîíó Àâîãàäðî ðàçëè÷íûå ãàçû, âçÿòûå â êîëè÷åñòâå 1 ìîëü, èìåþò îäèíàêîâûå îáúåìû ïðè îäèíàêîâûõ äàâëåíèÿõ ð è òåìïåðàòóðàõ t, òàê êàê ÷èñëî ìîëåêóë â íèõ îäíî è òî æå. Ïðè íîðìàëüíûõ óñëîâèÿõ, ò. å. ïðè òåìïåðàòóðå 0 °Ñ è àòìîñôåðíîì äàâëåíèè 101 325 Ïà, ýòîò îáúåì, êàê ïîêàçûâàþò èçìåðåíèÿ, ðàâåí VM0 = 0,0224 ì3/ìîëü = 2,24 ë/ìîëü. (3.8.1) Îáúåì VM0 íàçûâàþò ìîëÿðíûì ïðè íîðìàëüíûõ óñëîâèÿõ. Ïî÷åìó æå â ðàâíûõ îáúåìàõ ãàçîâ ïðè îäèíàêîâûõ äàâëåíèÿõ è òåìïåðàòóðàõ âñåãäà îáíàðóæèâàåòñÿ îäíî è òî æå ÷èñëî ìîëåêóë íåçàâèñèìî îò òîãî, êàêîé ãàç âçÿò? Îáúÿñíèòü ýòî ìîæíî òîëüêî ñ ïîìîùüþ ìîëåêóëÿðíî-êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè (ñì. § 4.5). Çàêîí Äàëüòîíà×àùå èìåþò äåëî íå ñ ÷èñòûì ãàçîì — êèñëîðîäîì, âîäîðîäîì è ò. ä., à ñî ñìåñüþ ãàçîâ. Àòìîñôåðíûé âîçäóõ, â ÷àñòíîñòè, ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñìåñü àçîòà, êèñëîðîäà è ìíîãèõ äðóãèõ ãàçîâ. Êàæäûé èç ãàçîâ ñìåñè âíîñèò ñâîé «âêëàä» â ñóììàðíîå äàâëåíèå íà ñòåíêè ñîñóäà. Äàâëåíèå, êîòîðîå èìåë áû êàæäûé èç ãàçîâ, ñîñòàâëÿþùèõ ñìåñü, åñëè óäàëèòü èç ñîñóäà îñòàëüíûå ãàçû, íàçûâàþò ïàðöèàëüíûì (ò. å. ÷àñòíûì) äàâëåíèåì. Ïðîñòåéøåå ïðåäïîëîæåíèå, êîòîðîå ìîæíî ñäåëàòü, ñîñòîèò â òîì, ÷òî äàâëåíèå ñìåñè ãàçîâ ð ðàâíî ñóììå ïàðöèàëüíûõ äàâëåíèé âñåõ ãàçîâ p1, ð2, ð3 ...:
Àíãëèéñêèé õèìèê Ä. Äàëüòîí óñòàíîâèë, ÷òî äëÿ äîñòàòî÷íî ðàçðåæåííûõ ãàçîâ èìåííî òàê è åñòü â äåéñòâèòåëüíîñòè. Ñîîòíîøåíèå (3.8.2) íàçûâàþò çàêîíîì Äàëüòîíà. Ñ òî÷êè çðåíèÿ ìîëåêóëÿðíî-êèíåòè÷åñêîé òåîðèè çàêîí Äàëüòîíà âûïîëíÿåòñÿ ïîòîìó, ÷òî âçàèìîäåéñòâèå ìåæäó ìîëåêóëàìè èäåàëüíîãî ãàçà ïðåíåáðåæèìî ìàëî. Ïîýòîìó êàæäûé ãàç îêàçûâàåò íà ñòåíêó ñîñóäà òàêîå äàâëåíèå, êàê åñëè áû îñòàëüíûõ ãàçîâ íå áûëî.
|
|
|