ГЛАВА 18. ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ

Дмитрий Иванович Менделеев (1834–1907). Выдающийся русский ученый-энциклопедист: химик, физик, технолог, геолог. И одновременно социолог, правовед, экономист (портрет ученого кисти великого русского художника Ильи Ефимовича Репина).

Крупные открытия Менделеев сделал в области физики. В частности, на основе закона Авогадро он обобщил уравнение состояния идеального газа, ввел в физику универсальную газовую постоянную. Сам термин «универсальная газовая постоянная» принадлежит Менделееву.

Но, конечно, его главным достижением явилось создание периодической системы химических элементов. И хотя его формулировка «периодического закона» была неверной (существовали элементы, которые ей противоречили), то обстоятельство, что Менделеев переставил ряд элементов в периодической системе (противореча своему же закону!), показывает, что он мучительно искал параметр, который и определяет периодичность их химических свойств. Но не нашел... Сейчас мы знаем, что это заряд атомного ядра, которое было открыто через несколько лет после смерти ученого.

Мог сделать гораздо больше, но широта интересов, помешала глубине полученных результатов.

Уравнение Клапейрона-Менделеева было получено на основе эксперимента (газовые законы и закон Авогадро). С другой стороны, во второй половине XIX в. в трудах Клаузиуса, Максвелла и Больцмана получила значительное развитие статистическая физика идеального газа, модели, в которой считается, что энергия взаимодействия молекул газа много меньше их кинетической энергии. Модель идеального газа приближенно описывает реальные газы при достаточно высоких температурах (при этом будет велика кинетическая энергия молекул) и достаточно низких давлениях (при этом будет мала энергия взаимодействия молекул и их «собственный» объем будет мал по сравнению с объемом сосуда). Как показывает опыт, атмосферный воздух при температурах, близких к комнатным, и давлении до нескольких десятков атмосфер с хорошей степенью точности является идеальным газом.

В модели идеального газа удается «честно» вычислить его давление, и теоретически получить соотношение (18.10), причем универсальная газовая постоянная выражается через постоянную Больцмана и число Авогадро