W przypadku zamkniętych zbiorników stany fizyczne powietrza określają 3 parametry:
1 temperatura (T)[k]
2 ciśnienie (p)[Pa]
3 objętość (V)[m3]
Z fizyki wiadomo że zmianą stanu towarzyszy zmiana temperatury co jest związane z energią wewnętrzną cząsteczek gazu, czyli na przykład w przypadku sprężenia, sprężarka doprowadza energię której nośnikiem stają się cząsteczki gazu. Część energii zamieniana jest na ciśnienie – zdolność wykonywania pracy a część na ciepło.
W wyniku badań doświadczeń związek pomiędzy tymi 3 parametrami ujęto w zależności matematyczne, które wyprowadzono na podstawie praw związanych z przemianami gazów.
- Prawo Boyle
a i Mariottea
Przy wszystkich zmianach ciśnienia i objętości, określonej masy gazu, stałej temperaturze iloczyn ciśnienia i objętości jest wielkością stałą.
T = const (temperatura bezwzględna [k]) m = const (masa gazu, przy stałej masie gazu najczęściej przyjmuje się 1) (const = wielkość stała)
P1V1 = p2V2 = const (p – ciśnienia, p1 – stan początkowy, p2 – stan końcowy) (V-objętości, V1 – stan początkowy, V2 – stan końcowy)
- Prawo Gay-lussaca
We wszystkich zmianach stanu gazu przy stałym ciśnieniu objętość tego gazu jest wprost proporcjonalna do jego temperatury bezwzględnej.
V1/V2 = T1/T2 (V1/T1 = V2/T2)
Po skojarzeniu obu tych praw i dokonaniu przekształceń uzyskujemy równanie p*V/T = const
(zakładając że ilość czynnika jest stała)
Masa m=1 i wiedząc że zachodzi zależność pomiędzy objętością i objętością właściwą, uzyskujemy:
v = V/m = 1/P (rho alfabet grecki)
v = V/1 ⇒ v=V
p*v/T = const = R – indywidualna stała gazowa, jest to wielkość charakterystyczna dla danego gazy lecz różna dla różnych gazów.
Pv = RT jest to tzw równanie stanu gazu doskonałego lub równanie clapeyrona uwzględniając masę gazu równanie clapeyrona przyjmuje postać pV=mRT.
Zmiany stanu ,gazu przebiegają od stanu początkowego do stanu końcowego przez wiele stanów pośrednich. Przejście czynnika z stanu początkowego do końcowego przez wiele stanów pośrednich mało różniących się między sobą nazywamy przemianami termodynamicznymi.