Законы газовой динамики   73

Закон Бойля-Мариотта.(Изотермическийпроцесс). Для данной массы газа М при постоянной температуреТ его объемобратно пропорционален давлению р:

 

pV = const (3)

Иными словами, справедливы равенства

p₁V₁=p₂V₂ или

p₁/p₂=V₂/V₁ (4)

где:

р₁,р₂. - соответственно началь­ное и конечное давление газа;

V₁, V₂- - соответственно началь­ный и конечный объем газа.

Проще говоря,во сколько раз увеличивается давление, во столько раз уменьшается объём.Пользу­ясь этим законом,можно понять, почему с ростом глубины погружениявозрастает расход воздухадля дыхания подводного пловца, а также рас­считать время пребывания подводой.

Закон Шарля(Изохорный процесс). Для данной массы газаМ припостоянном объёмеV обеление р прямо пропорциональноизменению абсолютной температурыТ:

p_t = p₀a_pT (5)

где:

p_t - давление газа при абсолют­ной температуре Т;

р₀ - давление газа при темпе­ратуре 0°С;

a_p - температурный коэффициент давления газов, равный 1/273 К^-1;

Т - абсолютная температура газа, К (по шкале Кельвина).

 

Закон Гей-Люссака (Изобарный процесс).Для данной массыгаза М припостоянном давлении р объем газа V прямо пропорционален изме­нению его абсолютной температурыТ:

V_T=V₀a_VT (6)

где:

V_T- объем газа при абсолютной температуреТ;

V₀ - объем газа при температуре 0 ⁰С;

Т - абсолютная температура газа, К;

a_V -температурный коэффициент объемного расширениягазов,рав­ный 1/273 К^-1.

Часто для решения практических задач удобнее зависимос­ти (5) и (6) выражать в виде:

p₁/р₂ = Т₁/T₂ (7)

V₁/V₂=Т₁/T₂ (8)

где:

p_1И р₂- начальное и конеч­ное давление газовпри постоян­ном объеме;

V₁ и V₂-начальный и конеч­ный объем газов при постоянном давлении;

Т₁ и T₂ - начальная и конечная абсолютные температурыгазов.Абсолютная температура Т по шкале Кельвина (К) итемпература t по шкале Цельсия (°С) связаны между собой соотношением:

Т = t + 273 (9)

Приведенные зависимости, выражающие законы Шарля и Гей-Люссака, позволяют решать важные практические задачи при подготовке и планиро­вании подводных погружений, такие, например, как определение давления воздуха в баллонах при изменении температуры, соответствующие ему изме­нение запасов воздуха и времени пребывания на данной глубине и т. п.

 

Закон Дальтона. Давление смеси газов равно сумме парциальных (частичных) давлений отдельных газов, составляющих смесь, т.е. тех давлений, которые производил бы каждыйгаз в отдельности, еслибыон был взят при той же температуре в объеме смеси.

Парциальное давление газа р_г, пропорционально процентному содер­жанию n данного газа и величине абсолютного давления р_абс газовой сме­си и определяется по формуле:

р_г = р_абс n/100 (10)

Рис. 5 Парциальное давление газов. Рис б. Иллюстрация закона Генри

Проиллюстрировать данный закон можно,сравнив смесь газов в замкнутом объеме с набором гирь различного веса, положенных на весы. Оче­видно, что каждая из гирь будет оказывать давление на чашу весов неза­висимо от наличия на ней других гирь.

Закон Генри.Количество газа, растворенного в жидкости, прямопропорционально его парциальному давлению.

Поскольку парциальное давление отражаетфактическое количествогаза,поступающего в организм, знание парциальныхдавлений газов всмеси позволяет правильно оценить действие этих газов, сильно изменя­ющееся в зависимости от величиныабсолютного давления р_абс.