Perfect gas

Zoals bekend, hebben alle stoffen in de natuur hun eigen aggregatie, waarvan er een gas is. De constituerende deeltjes - moleculen en atomen - liggen op grote afstand van elkaar. Tegelijkertijd zijn ze in constante vrije verkeer. Deze eigenschap wijst erop dat de interactie van deeltjes alleen voorkomt op het moment van aanpak, waardoor de snelheid van de botsende moleculen en hun omvang sterk worden verhoogd. Deze gasvormige toestand van de stof verschilt van vast en vloeibaar.

Het heel woord 'gas' in het Grieks betekent 'chaos'. Dit karakteriseert perfect de beweging van deeltjes, die eigenlijk willekeurig en chaotisch is. Het gas vormt geen specifiek oppervlak, het vult alle beschikbare hoeveelheden erin. Een dergelijke staat van stoffen is het meest voorkomende in ons universum.

De wetten die de eigenschappen en het gedrag van een dergelijke stof bepalen, worden het gemakkelijkst geformuleerd en beschouwd op het voorbeeld van een toestand waarin de relatieve dichtheid van moleculen en atomen laag is. Het werd het ideale gas genoemd. Daarbij is de afstand tussen deeltjes groter dan de interactieradius van intermoleculaire krachten.

Dus, een ideaal gas is een theoretisch model van een stof waarin de interactie van deeltjes bijna volledig afwezig is. Voor hem moeten de volgende voorwaarden bestaan:

1. Zeer kleine molecuulgroottes.

2. Er is geen kracht van interactie tussen hen.

3. Botsingen optreden als botsingen van elastische ballen.

Een goed voorbeeld van zo'n toestand van materie is gassen, waarbij de druk bij een lage temperatuur niet meer dan 100 keer de atmosferische druk overschrijdt. Ze worden gerangschikt als geloosd.

Het concept van "ideaal gas" maakte het mogelijk voor wetenschap om een moleculaire kinetische theorie te bouwen, waarvan de conclusies in veel experimenten zijn bevestigd. Volgens deze leer zijn de ideale gassen klassiek en kwantum.

De kenmerken van de voormalige worden weerspiegeld in de wetten van de klassieke natuurkunde. De beweging van deeltjes in dit gas is niet afhankelijk van elkaar, de druk die op de muur wordt uitgeoefend is gelijk aan de som van het moment dat door de afzonderlijke moleculen wordt overgedragen tijdens een botsing. Hun energie, in totaal, bestaat uit individuele deeltjes. Het werk van een ideaal gas in dit geval wordt berekend door de Clapeyron vergelijking p = nkT. Een opvallend voorbeeld hiervan is de wetten die door dergelijke fysici als Boyle-Mariott, Gay-Lussac, Charles worden afgeleid.

Als een ideaal gas de temperatuur verlaagt of de deeltjesdichtheid tot een bepaalde waarde verhogen, stijgen de golfeigenschappen ervan. Er is een overgang naar een kwantumgas, waarin de golflengten van atomen en moleculen vergelijkbaar zijn met de afstand tussen hen. Hier onderscheiden we twee soorten ideaal gas:

1. De leer van Bose en Einstein: deeltjes van een soort hebben een integer spin.

2. De Fermi en Dirac statistieken: een ander type molecuul met een half-integrale spin.

Het verschil tussen het klassieke ideale gas en de kwantum is dat zelfs bij absoluut nul temperatuur de waarde van de energie- en drukdichtheid verschilt van nul. Ze worden groter met toenemende dichtheid. In dit geval hebben de deeltjes een maximum (andere naam - grens) energie. Vanuit dit gezichtspunt wordt de theorie van de structuur van sterren beschouwd: in die van hen waarin de dichtheid boven 1-10 kg / cm3 ligt, is de elektronenwet duidelijk uitgesproken. En waar het groter is dan 109kg / cm3, verandert de stof in neuronen.

In metalen maakt het gebruik van een theorie waarin een klassiek ideaal gas verandert in een kwantum een de meeste van de metallische eigenschappen van de toestand van materie te verklaren: hoe dichter de deeltjes, des te dichter bij het ideaal.

Bij sterk uitgesproken lage temperaturen van verschillende stoffen in vloeibare en vaste staten kan de collectieve beweging van moleculen worden beschouwd als het werk van een ideaal gas dat wordt vertegenwoordigd door zwakke excitaties. In dergelijke gevallen is de bijdrage aan de energie van het lichaam dat deeltjes toevoegt zichtbaar.