Täydellinen kaasu

Kuten tiedetään, kaikilla luonnossa olevilla aineilla on omatyhteenlaskettu tila, joista toinen on kaasua. Ainesosat - molekyylit ja atomit - sijaitsevat suurella etäisyydellä toisistaan. Samaan aikaan he ovat jatkuvasti vapaassa liikkeessä. Tämä ominaisuus osoittaa, että hiukkasten vuorovaikutus tapahtuu vain lähestymishetkellä, mikä kasvattaa jyrkästi törmäävien molekyylien nopeutta ja niiden suuruutta. Aineen kaasumaisuus vaihtelee kiinteästä ja nestemäisestä.

Juuri sana "kaasu" kreikaksi"kaaoksena". Tämä merkitsee täysin hiukkasten liikettä, joka on itse asiassa satunnaista ja kaoottista. Kaasu ei muodosta erityistä pintaa, vaan se täyttää kaiken saatavilla olevan tilavuuden. Tällainen aineiden tila on yleisimpiä universumissamme.

Lait, jotka määrittelevät ominaisuudet ja käyttäytyminentällainen aine, on helpointa muotoilla ja harkita esimerkiksi tilaa, jossa molekyylien ja atomien suhteellinen tiheys on alhainen. Sitä kutsuttiin "ihanteelliseksi kaasuksi". Siinä hiukkasten välinen etäisyys on suurempi kuin molekyylien välisten voimien vuorovaikutusraja.

Joten ihanteellinen kaasu on aineen teoreettinen malli, jossa hiukkasten vuorovaikutus on lähes kokonaan puuttuva. Hänelle on oltava seuraavat edellytykset:

1. Hyvin pienet molekyylikoot.

2. Niiden välinen vuorovaikutus ei ole mahdollista.

3. Törmäykset esiintyvät elastisten pallojen törmäyksinä.

Hyvä esimerkki tällaisesta aineen tilasta ovat kaasut, joissa paine alhaisessa lämpötilassa ei ylitä ilmakehän painea kertoimella 100. Heidät luokitellaan tyhjiksi.

"Ihanteellisen kaasun" käsite on mahdollistanuttiede rakentamaan molekyyli-kineettistä teoriaa, jonka päätelmät vahvistetaan monissa kokeissa. Tämä teoria erottaa ihanteelliset ja klassiset ja kvanttikaasut.

Edellisen ominaispiirteet heijastuvatklassisen fysiikan lait. Hiukkasten liike tässä kaasussa ei riipu toisistaan, seinään kohdistuva paine on yhtä suuri kuin yksittäisten molekyylien törmäyksen aikana välittämän momentin summa. Niiden energia koostuu kokonaisuudessaan yksittäisistä hiukkasista. Ideaalikaasun työ tässä tapauksessa lasketaan Clapeyron-yhtälöllä p = nkT. Näkyvä esimerkki tästä ovat sellaiset fyysikot, kuten Boyle-Mariott, Gay-Lussac, Charles.

Jos ihanteellinen kaasu laskee lämpötilan tailisää hiukkasten tiheyttä tiettyyn arvoon ja kasvattaa aallon ominaisuuksiaan. Siirtyy kvanttikaasuun, jossa atomien ja molekyylien aallonpituudet ovat verrattavissa niiden väliseen etäisyyteen. Tässä erotellaan kahdenlaisia ​​ihanteellisia kaasuja:

1. Boseen ja Einsteinin opetukset: yhden lajin hiukkasilla on kokonaisluku spin.

2. Fermin ja Diracin tilastot: toinen molekyylityyppi, jolla on puoliinsuliininen spin.

Ero klassisen ihanteellisen kaasun jakvantti on, että jopa nollaolosuhteissa energian ja paineen tiheyden arvo poikkeaa nollasta. Ne tulevat suuremmiksi tiheyden kasvaessa. Tässä tapauksessa hiukkasilla on suurin (toinen nimi - raja) energia. Tästä näkökulmasta katsotaan tähtien rakenteen teoria: niissä, joissa tiheys on yli 1-10 kg / cm3, elektronilaki on selkeästi ilmaistu. Ja jos se ylittää 109 kg / cm3, aine muuttuu neuroneiksi.

Metalleissa käytetään teoriaa, jossaklassinen ihanteellinen kaasu muuttuu kvanttiseksi, antaa meille mahdollisuuden selittää useimmat materiaalin tilan metalliset ominaisuudet: mitä tiheämpiä hiukkaset ovat, sitä lähempänä on ihanteellinen.

Voimakkaasti alhaisissa lämpötiloissaerilaisista aineista nestemäisissä ja kiinteissä tiloissa, molekyylien kollektiivinen liike voidaan pitää ihanteellisen kaasun työtä, jota heikot eksitatiot edustavat. Tällaisissa tapauksissa on näkyvää vaikutus kehon energiaan, joka lisää hiukkasia.