называется стоградусной шкалой), градус в которой имеет такую же величину, что

и в шкале Кельвина, но нулевая точка сдвинута, причем температура тройной точки воды по Цельсию составляет 0,01 градуса

Цельсия (0.0ГС).

Между температурными шкалами Цельсия и Кельвина существует следующая зависимость:

/ = Г —273,15 К (40.1)

Примечание. Шкала температур Кельвина не зависит от свойств веществ.

2. Температурная шкала Фаренгейта. В этой шкале температур точка таяния льда (t = 0°С) соответствует 32°F, а точка кипения воды (t = 100°С) —212°F. В шкале Цельсия или Кельвина

100 градусов, лежащие в интервале между точкой плавления льда

и точкой кипения воды, соответствуют 180 градусам Фаренгейта.

В табл. 40.6 сравниваются различные шкалы температур.

Таблица 40.6

Различные температурные шкалы

Шкала Кельвина Шкала Цельсия Шкала Фаренгейта

0 к —273,15° С —459,67 °F

255,3722 К -17,7778"С 0°F

273,15 К 0°С 32°F

273,16 К 0,01°С 32,018°F

373,15 К 100°С 212°F

1 К ГС 1,8°F

0,555556 К = 5/9 К 0,555556°С = 5/9°С 1°F

40.1.3. Коэффициенты перехода для единиц давления

Давление обычно выражают в следующих единицах: бар: 1 бар = 105 Н/м2 = 10в Па

нормальная атмосфера: 1 атм = 101325 Н/м2 = 1,01325 • 105 Па =

= 14,7 фунт/дюйм2 = 2117 фунт/фут2

техническая атмосфера: 1 ат=1 кгс/см2 = 98066,5 Н/м2 =

= 9,8066- 104 Па

торр: 1 торр = 1/760 атм =133,322 Н/м2 = 1,33322 • 102 Па

мм рт. ст.: 1 мм рт. ст. = 1 торр

паскаль (Па): 1 Па=1 Н/м2= 1,451 • 10~4 фунт/дюйм = = 0,209 фунт/фут2

фунт/дюйм2: 1 фунт/дюйм2 = 6891 Па фунт/фут2: 1 фунт/фут2 = 47,85 Па

В табл. 40.7 сопоставляются различные единицы, в которых выражают давление.

Таблица 40.7

Переводные коэффициенты для единиц давления

Н/м* бар кгс/см*—ат торр — мм рт. ст. (0'С) атм (норм, атм) фунт/дюйм*

1

100-10» 98,0665- 103 133,322 101,325- 105 6,89476 ? 103 10 - 10_в

1

0,980665 1,33322- !0_!

1,01325 6,89476 • Ю-1 10,1972 ? Ю-6 1,01972 1

1,35951 • Ю-8

1,03323 7,03070- 10-г 7,50062- 10~s 750,062 735,559 1

760 51,7149 9,86923 • 10~6 0,986923 0,967841

1,31579 - 10_3 1

6,80460- Ю-2 0,145038 • 10"* 14,5038 14,2233 1,93368- 10_я 14,6959 1

40.2. УНИВЕРСАЛЬНАЯ ГАЗОВАЯ ПОСТОЯННАЯ

Универсальная газовая постоянная (R) впервые была использована в уравнении закона для идеальных газов

pV=nRT = (m/M) RT, (40.2)

где р — давление газа, V — объем, занимаемый определенной массой газа (т)

т = «М, (40.3)

п — число молей, М — молекулярный вес газа, R — универсальная газовая постоянная, Т — температура в Кельвинах. Константа пропорциональности (/?), называемая универсальной газовой постоянной, одинакова для всех газов. Численное значение R зависит от единиц, в которых выражены р, V, п и Т.

В системе СГС, где р выражается в динах на квадратный сантиметр, а V — в кубических сантиметрах, R можно выразить следующим образом:

/? = 8,314 • 107(дин ? см~2) см3 - моль-1 • К-1 = = 8,314 • 107 эрг ? моль"1 • К-1

В системе СИ, в которой р выражается в паскалях (ньютонах на квадратный метр), а V—в кубических метрах, R равняется

R = 8,314 (Н • м~2) м3 • моль-1 • К-1 = = 8,314 Дж - моль-1 • К-1

Поскольку единицы давления, умноженные на объем, дают размерность энергии, то R имеет размерность энергии на моль на градус абсолютной температуры во всех системах единиц. При ис^ пользовании в качестве единиц теплоты калорий Я = 1,99 кал • моль-1 • КГ1

9»

260

Глава 40

Единицы а константы

261

При химических расчетах объемы обычно выражают в литрах, давление — в атмосферах и температуру—в Кельвинах. В этой системе единиц

R = 0,08207 л • атм • моль-1 • К-1

40.3. ЧИСЛО АВОГАДРО

Число Авогадро (NA)— это число молекул в моле вещества. Наиболее точное на настоящее время значение NA, измеренное с использованием рентгеновских лучей для определения расстояния между слоями молекул в кристалле, составляет

NA = 6,02217- 1023 молекул/моль

Молекулярный вес (правильнее молекулярная масса) (М) равен массе одного моля и может быть выражен как произведение числа Авогадро (NA) на массу (т) одной молекулы

М = NAm (40.4)

Число молей (п) в данном образце чистого вещества равняется общему числу молекул (/V), деленному на число Авогадро (NA):

п = NjN А (40.5)

Уравнение закона идеальных газов [уравнение (40.2)] можно

записать в виде

pV = nRT = (N/NA) RT (40.6)

или

N/V = p(NA/RT), (40.7)

где N/V— число молекул в единице объема.

Так как NA И R — универсальные константы, то при постоянной температуре Т число молекул в единице объема прямо пропорционально давлению.

40.4. КОНСТАНТА БОЛЬЦМАНА

Константа Больимана (k) была введена в молекулярно-газовой теории, она определяется как

k = R/NA (40.8)

В системе СГС

. _ R 8,314-10'эрг-моль-1-К-' _ NA~ 6,023 • 10" молекул • моль-» —

= 1,38 • Ю-16 эрг ? молекул-1 • К-1 (40.9)

В системе СИ

, R 8,31 Дж-моль-1 - К-'

NA~ 6,023-10й молекул-моль-1 ~~

= 1,38 • 10"23 Дж ? молекул-1 • К-1 (40.10)

Так как R и NA — универсальные константы, то такой