Идеален газ

Търсене на навигационен изглед

форма за влизане

Перфектен газ. Уравнение за идеален газ. Изопроцеси

Газът е едно от четирите агрегатни състояния, в които материята може да бъде.

Частиците, които изграждат газа, са много подвижни. Те се движат почти свободно и хаотично, като периодично се сблъскват помежду си като билярдни топки. Такъв сблъсък се нарича еластичен сблъсък. По време на сблъсък те рязко променят характера на движението си.

Тъй като в газообразните вещества разстоянието между молекулите, атомите и йоните е много по-голямо от техния размер, тези частици взаимодействат помежду си много слабо и потенциалната им енергия на взаимодействие е много малка в сравнение с кинетичната.

Връзките между молекулите в реалния газ са сложни. Следователно е също доста трудно да се опише зависимостта на нейната температура, налягане, обем от свойствата на самите молекули, техния брой и скоростта на тяхното движение. Но задачата е значително опростена, ако вместо истински газ разгледаме неговия математически модел - идеален газ.

Предполага се, че в модела на идеалния газ няма сили на привличане и отблъскване между молекулите. Всички те се движат независимо един от друг. И към всеки от тях можете да приложите законите на класическата механика на Нютон. И те взаимодействат помежду си само по време на еластични сблъсъци. Времето на самия сблъсък е много кратко в сравнение с времето между сблъсъците.

Класически идеален газ

Нека се опитаме да си представим молекулите на идеалния газ като малки топчета, разположени в огромен куб на голямо разстояние една от друга. Поради това разстояние те не могат да взаимодействат помежду си. Следователно тяхната потенциална енергия е нула. Но тези топки се движат с голяма скорост. Това означава, че имат кинетична енергия. Когато се сблъскат помежду си и със стените на куба, те се държат като топки, тоест отскачат еластично. В същото време те променят посоката на движението си, но не променят скоростта си. Ето как изглежда движението на молекулите в идеален газ.

Газът може да се счита за идеален, ако в него са изпълнени следните предположения:

Потенциалната енергия на взаимодействие на молекулите на идеалния газ е толкова малка, че се пренебрегва в сравнение с кинетичната енергия.
Молекулите в идеалния газ също са толкова малки, че могат да се считат за материални точки. Това означава, че техните общ обем също е незначително в сравнение с обема на съда, в който се намира газът. И този обем също се пренебрегва.
Средното време между сблъсъците на молекули е много по-дълго от времето на взаимодействието им по време на сблъсъка. Следователно времето за взаимодействие също се пренебрегва.

Газът винаги приема формата на съда, в който се намира. Подвижните частици се сблъскват помежду си и със стените на съда. По време на удара всяка молекула действа върху стената с известна сила за много кратък период от време. Ето как натиск. Общото налягане на газа е сбор от наляганията на всички молекули.

Идеално уравнение на състоянието на газа

Състоянието на идеалния газ се характеризира с три параметъра: натиск, сила на звука и температура. Връзката между тях се описва от уравнението:

R - универсална газова константа,

т - абсолютна температура (градуса по Келвин).

Където м - газова маса, М - моларна маса. Това уравнение се нарича от уравнението на Менделеев-Клиперон.

При постоянна маса уравнението приема формата:

Това уравнение се нарича единен закон за газа.