/ / Ідеальний газ

ідеальний газ

Як відомо, все речовини в природі мають своєагрегатний стан, одним з яких є газ. Складові його частки - молекули й атоми - розташовані один від одного на великій відстані. При цьому вони знаходяться в постійному вільному русі. Це властивість вказує на те, що взаємодія частинок відбувається тільки в момент зближення, різко збільшуючи швидкість зіштовхуються молекул і їх величину. Цим газоподібний стан речовини відрізняється від твердого та рідкого.

Саме слово «газ» в перекладі з грецького звучитьяк «хаос». Це чудово характеризує рух частинок, яке насправді безладно і хаотично. Газ не утворює певної поверхні, він заповнює весь доступний йому обсяг. Такий стан речовин - найпоширеніше в нашому Всесвіті.

Закони, які визначають властивості і поведінкутакого речовини, найлегше формулювати і розглядати на прикладі стану, в якому відносна щільність молекул і атомів низька. Воно отримало назву «ідеальний газ». У ньому відстань між частинками більше, ніж радіус взаємодії міжмолекулярних сил.

Отже, ідеальний газ - це теоретична модель речовини, в якій майже повністю відсутня взаємодія частинок. Для нього повинні існувати такі умови:

  1. Дуже маленькі розміри молекул.

  2. Немає сили взаємодії між ними.

  3. Сутички відбуваються як зіткнення пружних кульок.

Хорошим прикладом такого стану речовини можна назвати гази, в яких тиск при низькій температурі не перевищує атмосферний в 100 разів. Вони зараховуються до вирядженим.

Саме поняття «ідеальний газ» дало можливістьнауці вибудувати молекулярно-кінетичну теорію, висновки якої знаходять підтвердження у багатьох експериментах. За цим вченням розрізняються ідеальні гази класичні і квантові.

Характеристики першого знаходять своє відображення взаконах класичної фізики. Рух частинок в цьому газі не залежить один від одного, який чиниться тиск на стінку дорівнює сумі імпульсів, які при зіткненні передаються окремими молекулами за певний час. Їх енергія ж в сумі становить об'єднану окремими частинками. Робота ідеального газу в цьому випадку розраховується рівнянням Клапейрона p = nkT. Яскравим прикладом цього служать закони, виведені такими вченими-фізиками, як Бойль-Маріотт, Гей-Люссак, Шарль.

Якщо ідеальний газ знижує температуру абозбільшує щільність частинок до певного значення, підвищуються його хвильові властивості. Відбувається перехід до газу квантовому, при якому довжина хвиль атомів і молекул порівнянна з відстанню між ними. Тут розрізняють два типи ідеального газу:

  1. Вчення Бозе і Ейнштейна: частинки одного виду мають цілочисельний спін.

  2. Статистика Фермі і Дірака: інший тип молекул, що мають напівцілий спин.

Відмінність класичного ідеального газу відквантового полягає в тому, що навіть при абсолютно нульовій температурі значення щільності енергії і тиску відрізняються від нуля. Вони стають більше при збільшенні щільності. В цьому випадку частинки мають максимальну (інша назва - граничну) енергію. З цієї точки зору розглядається теорія будови зірок: в тих з них, в яких щільність вище 1-10 кг / см3, яскраво виражений закон електронів. А де вона перевищує 109кг / см3, речовина перетворюється в нейрони.

В металах використання теорії, при якійкласичний ідеальний газ переходить в квантовий, дозволяє пояснити більшу частину металевих властивостей стану речовини: чим щільніше частки, тим це ближче до ідеалу.

При сильно виражених низьких температурахрізних речовин в рідких і твердих станах колективний рух молекул можна розглядати як роботу ідеального газу, представленого слабкими возбуждениями. У таких випадках видно вклад в енергію тіла, який додають частинки.

Схожі новини


Коментарі (0)

Додати коментар