Perfect gaz

După cum se știe, toate substanțele din natură au propriile lor stare agregată, dintre care unul este gaz. Particulele constituente - molecule și atomi - se află la o distanță mare una de alta. În același timp, ele se află în mișcare constantă. Această proprietate indică faptul că interacțiunea dintre particule are loc numai în momentul apropierii, crescând brusc viteza moleculelor de coliziune și magnitudinea lor. Această stare gazoasă a substanței diferă de cea solidă și lichidă.

Cuvântul "gaz" în greacă înseamnă "haos". Aceasta caracterizează perfect mișcarea particulelor, care este de fapt aleatoare și haotică. Gazul nu formează o suprafață specifică, umple tot volumul disponibil. O astfel de stare de substanțe este cea mai comună în universul nostru.

Legile care determină proprietățile și comportamentul unei astfel de substanțe sunt cel mai ușor de formulat și luate în considerare de exemplul unei stări în care densitatea relativă moleculele și atomii este scăzută. Acesta a fost numit "gazul ideal". În ea, distanța dintre particule este mai mare decât raza de interacțiune a forțelor intermoleculare.

Deci, un gaz ideal este un model teoretic al unei substanțe în care interacțiunea particulelor este aproape complet absentă. Pentru el, trebuie să existe următoarele condiții:

1. Dimensiuni foarte mici ale moleculelor.

2. Nu există forță de interacțiune între ele.

3. Coliziuni apar ca ciocniri de bile elastice.

Un exemplu bun al unei astfel de stări de materie este gazele, în care presiunea la o temperatură scăzută nu depășește presiunea atmosferică cu un factor de 100. Acestea sunt clasate ca fiind evacuate.

Conceptul de "gaz ideal" a făcut posibil ca știința să construiască o teorie moleculară-cinetică, concluziile căreia sunt confirmate în multe experimente. Această teorie distinge între gazele ideale și cele clasice și cuantice.

Caracteristicile primul se reflectă în legile fizicii clasice. Miscarea particulelor din gazul este independent unul față de celălalt, presiunea exercitată asupra peretelui este egală cu suma de impulsuri care sunt transmise la moleculele individuale de coliziune pentru ceva timp. Energia lor, în sumă, este formată din particule individuale. Work gaz ideal, în acest caz se calculează Clapeyron p = nkT. Un exemplu frapant este legile derivate oamenii de știință fizice precum Boyle-Mariotte, Gay-Lussac, Charles.

Dacă un gaz ideal scade temperatura sau crește densitatea particulelor la o anumită valoare, proprietățile valurilor cresc. Există o tranziție la un gaz cuantic, în care lungime de undă atomi și molecule este comparabilă cu distanța dintre ele. Aici distingem două tipuri de gaz ideal:

1. Învățăturile lui Bose și ale lui Einstein: particulele de un fel au un spin întreg.

2. Statisticile Fermi și Dirac: un alt tip de moleculă care are o spinare jumătate integrală.

Diferența dintre gazul clasic și cel cuantic este că chiar și la o temperatură absolută zero valoarea densității de energie și de presiune diferă de zero. Ele devin mai mari cu creșterea densității. În acest caz, particulele au o energie maximă (altă denumire - limită). Din acest punct de vedere, este considerată teoria structurii stelelor: în aceia dintre ei în care densitatea este mai mare de 1-10 kg / cm3, legea electronului este clar pronunțată. Și unde depășește 109 kg / cm3, substanța se transformă în neuroni.

În metale, folosirea teoriei, în care gazul clasic se transformă într-unul cuantic, face posibilă explicarea unei mari părți proprietăți metalice starea materiei: cu cât este mai densă particula, cu atât este mai aproape de ideal.

La temperaturile joase foarte pronunțate ale diferitelor substanțe în stări lichide și solide, mișcarea colectivă a moleculelor poate fi considerată ca fiind lucrarea unui gaz ideal reprezentat de excitații slabe. În astfel de cazuri, contribuția la energia corpului care adaugă particule este vizibilă.