Prawo Boyle’a-Mariotte’a
p * V = CONSTANS
W stałej temperaturze T = const. objętość właściwa gazu V zmienia się odwrotnie proporcjonalnie do ciśnienia gazu p. Objętość gazu jest tym większa, im mniejsze jest jego ciśnienie i odwrotnie, tym mniejsza, im większe jest jego ciśnienie. Dla dowolnej masy gazu M iloczyn objętości V i ciśnienia p jest wielkością stałą.
p * V = CONSTANS
W odniesieniu do dwóch stanów gazu o parametrach: p1, V1 i p2 i V2
p1 * V1 = p2 * V2
Na podstawie zależności między objętością właściwą ni i ciężarem właściwym c, prawo określa, że w stałej temperaturze T = constans ciężar właściwy gazu c zmienia się wprost proporcjonalnie do ciśnienia gazu .
p1 / p2 = c1 / c2
Prawo Gay-Lussaca
V / T = CONSTANS
Pod stałym ciśnieniem p = constans gaz ogrzewany lub ochładzany o 1°C, zwiększa lub zmniejsza swoją objętość o 1/273, w odniesieniu do objętości jaką miał w temperaturze 0°C. Pod stałym ciśnieniem p = constans objętość gazu V zmienia się wprost proporcjonalnie do temperatury bezwzględnej gazu T.
V / T = CONSTANS
W odniesieniu do dwóch stanów gazu o parametrach: V1, T1 i V2 i T2
V1 / V2 = T1 / T2
Równanie Clapeyrona (Równanie gazu doskonałego)
Połączenie praw Boyle’a-Mariotte’a i Gay-Lussaca prowadzi do równania stanu gazu znanego jako równanie Clapeyrona. Dla każdego, dowolnego stanu gazu, iloczyn ciśnienia p i objętości właściwej V, dzielony przez temperaturę absolutną T jest wielkością stałą R.
(p * V)/T = constans = R
Wynika stąd że ilość gazu w danej objętości jest określona w sposób dokładny przy znanych jednocześnie ciśnieniu i temperaturze absolutnej.
Wielkość R nazywana jest stałą gazową i wynosi R = 8.314 J/K*mol. W odniesieniu do dwóch stanów gazu o parametrach: p1, V1, T1 i p2, V2 i T2
(p1 * V1)/T 1=(p2 * V2)/T 2
Przy wysokich ciśnieniach gazu (kilkudziesięciu bar) konieczne jest stosowanie współczynnika ściśliwości Z. Równanie Clapeyrona dla gazów znajdującym się pod wysokim ciśnieniem przyjmuje postać:
(p * V)/T = Z * R
Prawo Avogadra
Jednakowe objętości różnych gazów w tej samej temperaturze i pod tym samym ciśnieniem zawierają taką samą ilość cząsteczek. Na podstawie prawa Avogadra można otrzymać zależności pozwalające ostatecznie uzyskać objętość 1 kilomola dowolnego gazu w warunkach normalnych równą 22.4 m3. Na podstawie prawa Avogadra można obliczyć gęstość gazu c, przeliczając jednostki masy na jednostki objętości.
c = M / 22.4
M masa 1 kilomola gazu w kg równa liczbowo masie cząsteczkowej gazu.
Gazy, które dokładnie spełniają prawo Gay-Lussaca i równanie Clapeyrona noszą nazwę gazów doskonałych. Najbardziej zbliżone do gazu doskonałego są wodór i hel. Gazy rzeczywiste, takie jak: wodór, hel, tlen, azot, powietrze itp. w typowych do ich zastosowań w technice temperaturach wykazują niewielkie odstępstwa od praw gazowych, stąd posługiwanie się tymi prawami w praktyce, w obliczeniach dotyczących tych gazów, nie powoduje istotnych błędów.
