Ideell gass, lover og formler.

Det enkleste studieobjektet er en ideell gass. En ideell gass er en gass hvis molekyler er ubetydelig små og ikke samhandler på avstand. Og under kollisjoner samhandler de som perfekt elastiske baller. En ideell gass er en abstraksjon. Men dette konseptet er nyttig, da det forenkler tekniske beregninger av varmemotorer og prosessene som skjer i dem.

Hovedparametrene til en gass som karakteriserer dens tilstand er volum, trykk, og temperatur, .

3. Atommasseenhet (a.u.m.).

Molekylmassene er veldig små,
10 -27 kg. Derfor, for å karakterisere massene av atomer og molekyler, brukes mengder som kalles atommasseenheten til et element eller molekyl,

01.00 = 1,67 10 -27 kg =
.

Massene til alle atomer og molekyler måles i amu:

= 12 amu,
= 14 amu,
= 16 amu

Relativ molekylær (
) eller atomær ( ) masse er forholdet mellom massen til et molekyl eller atom og (1/12) massen til et karbonatom
.

Som det fremgår av definisjonen
- dimensjonsløse mengder. Masseenhet lik (1/12) massen til et karbonatom
kalt atommasseenheten. (a.e.m.). La oss betegne denne enheten (dvs. amu), uttrykt i kilogram, med
. Da vil massen til atomet være lik
, og massen til molekylet er
.

En mengde av et stoff som inneholder et antall partikler (atomer eller molekyler) lik antall atomer i 0,012 kg av isotopen
, kalles en føflekk.

Antall partikler i en mol av et stoff kalles Avogadros tall.
= 6,022 1023 mol-1. Massen til en føflekk kalles molar massen.

(1)

Når det gjelder karbon

= 1,66 10 -27 kg.

Av (2) følger det at

= 0,001 kg/mol. (3)

Ved å erstatte (3) med (1), har vi

= 0,001
kg/mol

=
g/mol.

Dermed er massen til en føflekk, uttrykt i gram, numerisk lik den relative molekylmassen.

= 12 amu
= 12 g/mol,

= 16 amu
= 16 g/mol,

= 32.00

= 32 g/mol.

4. Egenskaper til en ideell gass.

Dimensjonene til molekylene er omtrent 1 A = 10 -10 m.

Trykket er lik kraften som virker vinkelrett på en enhetsareal,
. Trykk i SI måles i Pa (pascal). Pa = n/m 2, 1 kg/cm 2 = 1 atm = 9,8 10 4 Pa, 1 mm Hg. = 133 Pa.

5. Mendeleev-Clapeyron ligning.

Ved lave tettheter følger gasser ligningen

Mendeleev-Clapeyron tilstandsligning for en ideell gass, - antall føflekker, = 8,31 J/mol K. Ligningen kan gis en annen form hvis du legger inn mengdene

= 1,38 10 -23 J/K:

.

Hvis
er konsentrasjonen av partikler, da

.

Hvis
, Det

.

Dette uttrykket brukes i aerodynamikk.

6. Grunnleggende ligning for kinetisk teori for gasser (Clausius-ligning).

Den grunnleggende ligningen for molekylær kinetisk teori forbinder parametrene til tilstanden til en gass med egenskapene til bevegelse av molekyler.

For å utlede ligningen brukes en statistisk metode, det vil si å kjenne egenskapene til individuelle gassmolekyler
(konsentrasjon) kan bli funnet - gasstrykk, egenskaper for hele gassen.

For å utlede ligningen, vurder en monoatomisk ideell gass. Molekyler beveger seg kaotisk. Hastighetene til molekylene er forskjellige. La oss anta at antallet gjensidige kollisjoner mellom gassmolekyler er ubetydelig sammenlignet med antall påvirkninger på karets vegger er absolutt elastiske. La oss finne trykket på karets vegger, forutsatt at gassen er i et kubisk kar med en kant . Vi ser etter trykk som gjennomsnittlig resultat av påvirkninger av gassmolekyler på karets vegger.

1). I følge Newtons tredje lov får veggen momentum fra hvert molekyl

2). I løpet av
nettsteder
nå bare de molekylene som er inneholdt i volumet

3). Antallet av disse molekylene i volum
er lik

.

4). Antall støt på plattformen er lik
.

5). Når molekyler kolliderer, overfører de momentum til området

Vurderer
- styrke, og
- press,

vi har for press

(1)

Hvis gassvolumet inneholder
molekyler som beveger seg i hastigheter
, så må vi introdusere begrepet rotmiddelkvadrathastighet ved å bruke formelen

. (2)

Da vil uttrykk (1) ta formen

=

Grunnleggende ligning for kinetisk teori for gasser.

Denne ligningen kan omorganiseres ved å merke seg det

.

.

På den andre siden

.

.

Den gjennomsnittlige kinetiske energien til den kaotiske bevegelsen av molekyler er direkte proporsjonal med temperaturen og er ikke avhengig av massen. Ved T=0
= 0, bevegelsen av gassmolekyler stopper og trykket er null.

Absolutt temperatur, T er et mål på gjennomsnittet kinetisk energi translasjonsbevegelse av ideelle gassmolekyler. Men dette gjelder bare ved moderate temperaturer, så lenge det ikke er noen forfall eller ionisering av molekyler og atomer. Hvis antallet partikler i systemet er lite, er dette også feil, siden det er umulig å introdusere begrepet gjennomsnittlig kvadrathastighet.

Fra
Og
bør

=.

DEFINISJON: En ideell gass er en gass hvis egenskaper tilfredsstiller følgende betingelser:
a) kollisjoner av molekyler av en slik gass oppstår som kollisjoner av elastiske kuler, hvis dimensjoner er ubetydelige;
b) fra kollisjon til kollisjon beveger molekylene seg jevnt og rettlinjet;
c) interaksjonskreftene mellom molekyler neglisjeres.

Ekte gasser kl romtemperatur Og normalt trykk oppføre seg som ideelle gasser. Ideelle gasser kan betraktes som gasser som helium og hydrogen, hvis egenskaper selv under vanlige forhold tilsvarer lovene til en ideell gass.

Tilstanden til en viss masse ideell gass vil bli bestemt av verdiene til tre parametere: P, V, T. Disse verdiene, som karakteriserer gassens tilstand, kalles tilstandsparametere. Disse parameterne er naturlig knyttet til hverandre, så en endring i den ene innebærer en endring i den andre. Dette forholdet kan spesifiseres analytisk som en funksjon:

Et forhold som gir en sammenheng mellom parametrene til en kropp kalles tilstandsligning. Derfor er dette forholdet tilstandsligningen til en ideell gass.

La oss vurdere noen av tilstandsparametrene som karakteriserer gassens tilstand:

1) Press(P). I en gass oppstår trykk som et resultat av den kaotiske bevegelsen av molekyler, som et resultat av at molekylene kolliderer med hverandre og med veggene i beholderen. Som et resultat av innvirkningen av molekyler på karveggen, vil en viss gjennomsnittskraft virke på veggen fra siden av molekylene dF. La oss anta at overflaten dS, Deretter . Derfor:

DEFINISJON (mekanistisk): Press- Dette fysisk mengde, numerisk lik styrke, som virker per arealenhet av overflaten normal til den.

Hvis kraften er jevnt fordelt over overflaten, så . I SI-systemet måles trykk i 1Pa=1N/m2.

2) Temperatur(T).

DEFINISJON (foreløpig): Temperatur kropp er en termodynamisk størrelse som karakteriserer tilstanden til termodynamisk likevekt i et makroskopisk system.

Temperaturen er den samme for alle deler av et isolert system i en tilstand av termodynamisk likevekt. Det vil si hvis kontaktorganene er i en tilstand termisk likevekt, dvs. ikke utveksle energi gjennom varmeoverføring, da blir disse kroppene tildelt samme temperatur. Hvis, når termisk kontakt er etablert mellom legemer, en av dem overfører energi til den andre gjennom varmeoverføring, blir det første legemet tildelt høy temperatur enn den andre.

Enhver av kroppsegenskapene (temperatursignatur) som avhenger av temperatur kan brukes til å kvantifisere (måle) temperatur.

For eksempel: hvis vi velger volum som temperaturindikator og antar at volumet endres lineært med temperaturen, og velger smeltetemperaturen til isen som "0", og koketemperaturen til vannet som 100°, får vi en temperaturskala kalt Celsius-skalaen. I henhold til hvilken tilstanden der et termodynamisk legeme har et volum V skal tildeles en temperatur:

For entydig å bestemme temperaturskalaen, er det nødvendig å avtale, i tillegg til kalibreringsmetoden, også valget av et termometrisk legeme (det vil si kroppen som er valgt for måling) og temperaturkarakteristikken.

Kjent to temperaturskalaer:

1) t– empirisk eller praktisk temperaturskala (°C). (Vi vil snakke om valget av et termometrisk legeme og en temperaturkarakteristikk for denne skalaen senere).

2) T– termodynamisk eller absolutt skala (°K). Denne skalaen er ikke avhengig av egenskapene til den termodynamiske kroppen (men dette vil bli diskutert senere).

Temperatur T, målt på en absolutt skala, er relatert til temperatur t på en praktisk skala ved relasjonen

T = t + 273,15.

Enheten for absolutt temperatur kalles Kelvin. Temperatur på en praktisk skala måles i grader. Celsius (°C). Deg verdier Kelvin og gr. Celsius er det samme. En temperatur lik 0°K kalles absolutt null, den tilsvarer t=-273,15°C

DEFINISJON

Ideell gass- dette er mest enkel modell system som består av stor kvantitet partikler.

Det er en gass som består av materielle punkter som har en endelig masse, men ikke noe volum. Disse partiklene kan ikke samhandle på avstand. Kollisjoner av partikler av en ideell gass er beskrevet ved hjelp av lovene for absolutt elastisk kollisjon av kuler. Det skal bemerkes at dette refererer til lovene for kollisjoner av kuler, siden punktpartikler bare opplever front-mot-kollisjoner, som ikke kan endre retningen til hastigheter i forskjellige vinkler.

En ideell gass eksisterer bare i teorien. I det virkelige liv det kan i prinsippet ikke eksistere, siden punktmolekyler og fraværet av deres interaksjon på avstand er analogt med deres eksistens utenfor rommet, det vil si deres ikke-eksistens. De nærmeste i egenskapene deres til den ideelle gassmodellen er gasser ved lavt trykk (sjeldne gasser) og (eller) høy temperatur. Den ideelle gassmodellen egner seg for å studere metoder for å studere multipartikkelsystemer og bli kjent med relevante konsepter.

I intervallene mellom kollisjoner beveger molekylene til en ideell gass seg i rette linjer. Lovene for kollisjoner og støt på veggene til fartøyer som inneholder gass er kjent. Følgelig, hvis du kjenner posisjonene og hastighetene til alle partikler av en ideell gass på et tidspunkt, kan du finne deres koordinater og hastigheter på et hvilket som helst annet tidspunkt. Denne informasjonen beskriver mest fullstendig tilstanden til partikkelsystemet. Imidlertid er antallet partikler så stort at den dynamiske beskrivelsen av et system med mange partikler er uegnet for teori og ubrukelig for praksis. Dette betyr at for å studere systemer av mange partikler, må informasjon generaliseres, og det tilskrives ikke individuelle partikler, men til store aggregater av dem.

Ideelt gasstrykk

Ved å bruke den ideelle gassmodellen var det mulig å kvalitativt og kvantitativt forklare trykket til en gass på veggene til fartøyet den er plassert i. Gassen utøver trykk på karets vegger fordi dens molekyler samhandler med veggene som elastiske legemer i henhold til lovene i klassisk mekanikk. Kvantitativt er trykket (p) til en ideell gass lik:

hvor er den gjennomsnittlige kinetiske energien til translasjonsbevegelsen til gassmolekyler; - konsentrasjon av gassmolekyler (N - antall gassmolekyler i karet; V - volum av karet).

Ideelle gasslover

Gasser som strengt følger Boyle-Mariotte- og Gay-Lussac-lovene kalles ideelle.

Boyles lov - Mariotte. For en konstant masse (m) av en ideell gass ved konstant temperatur (T), er produktet av trykket (p) av gassen og dens volum (V) en konstant verdi for enhver tilstand av det aktuelle stoffet:

Gay-Lussacs lov. For en konstant gassmasse ved konstant trykk, gjelder følgende forhold:

I oppførselen til ekte gasser observeres avvik fra Boyle-Mariotte- og Gay-Lussac-lovene, og disse avvikene er forskjellige for forskjellige gasser.

For en ideell gass, gjelder Charles's lov. Som sier at for en konstant gassmasse, ved et konstant volum, endres ikke forholdet mellom gasstrykk og temperatur:

For å relatere parametrene til en ideell gass, brukes ofte tilstandsligningen, som bærer navnene til to forskere Clapeyron og Mendeleev:

Hvor - molar masse gass; - universell gasskonstant.

Daltons lov. Blandingstrykk ideelle gasser(p) er lik summen av partialtrykkene () til gassene som vurderes:

I dette tilfellet har tilstandsligningen for en blanding av ideelle gasser formen (2), som om gassen var kjemisk homogen.

Eksempler på problemløsning

EKSEMPEL 1

Trening	Hvilke prosesser i en konstant masse av en ideell gass er representert av grafene (fig. 1)?
Løsning	La oss vurdere prosessen som er avbildet i graf nummer 1. Vi ser at produktet, i henhold til tilstanden, er gassen ideell, massen av gassen er konstant, derfor er dette en isoterm prosess. La oss gå videre til den andre grafen. Fra grafen kan vi konkludere at: hvor C er en konstant verdi. Ved å dele høyre og venstre side av uttrykket (1.1) har vi: Vi forstår at trykket er konstant. Siden har vi en isobarisk prosess.
Svar	1- isotermisk prosess. 2-isobar prosess.

EKSEMPEL 2

Trening	Hvordan vil trykket til en ideell gass endre seg i en prosess der massen av gassen er konstant, volumet av gassen økes og temperaturen senkes?
Løsning	Vi vil ta Clapeyron-Mendeleev-ligningen som grunnlag for å løse problemet:

Som kjent kan mange stoffer i naturen være i tre aggregeringstilstander: fast, flytende Og gassformig.

Læren om materiens egenskaper i ulike aggregeringstilstander er basert på ideer om den atom-molekylære strukturen til den materielle verden. Den molekylære kinetiske teorien om materiens struktur (MKT) er basert på tre hovedprinsipper:

• alle stoffer består av små partikler(molekyler, atomer, elementærpartikler), som det er hull mellom;
• partikler er i kontinuerlig termisk bevegelse;
• det er interaksjonskrefter mellom materiepartikler (tiltrekning og frastøting); naturen til disse kreftene er elektromagnetisk.

Midler, aggregeringstilstand substans avhenger av relativ posisjon molekyler, avstanden mellom dem, kreftene i samspillet mellom dem og arten av deres bevegelse.

Samspillet mellom partikler av et stoff er mest uttalt i fast tilstand. Avstanden mellom molekylene er omtrent lik deres egne størrelser. Dette fører til en tilstrekkelig sterk interaksjon som praktisk talt gjør det umulig for partiklene å bevege seg: de svinger rundt en viss likevektsposisjon. De beholder formen og volumet.

Egenskapene til væsker er også forklart av deres struktur. Materiepartikler i væsker samhandler mindre intenst enn i faste stoffer, og kan derfor endre sin plassering brått - væsker beholder ikke formen - de er flytende. Væsker beholder volumet.

En gass er en samling molekyler som beveger seg tilfeldig i alle retninger uavhengig av hverandre. Gasser har ikke sin egen form, opptar hele volumet som er gitt til dem og komprimeres lett.

Det er en annen tilstand av materie - plasma. Plasma er en delvis eller fullstendig ionisert gass der tetthetene av positive og negative ladninger er nesten like. Når det varmes opp sterkt nok, fordamper ethvert stoff og blir til en gass. Hvis du øker temperaturen ytterligere, vil prosessen med termisk ionisering intensiveres kraftig, det vil si at gassmolekyler vil begynne å desintegreres i deres atomer, som deretter blir til ioner.

Ideell gassmodell. Sammenheng mellom trykk og gjennomsnittlig kinetisk energi.

For å klargjøre lovene som styrer oppførselen til et stoff i gassform, anses en idealisert modell av ekte gasser - en ideell gass. Dette er en gass hvis molekyler anses som materielle poeng, som ikke samhandler med hverandre på avstand, men samhandler med hverandre og med fartøyets vegger under kollisjoner.

Ideell gass – Det er en gass der interaksjonen mellom molekylene er ubetydelig. (Ek>>Er)

En ideell gass er en modell oppfunnet av forskere for å forstå gassene vi faktisk observerer i naturen. Det kan ikke beskrive noen gass. Ikke aktuelt når gassen er svært komprimert, når gassen går over i flytende tilstand. Ekte gasser oppfører seg som ideelle gasser når den gjennomsnittlige avstanden mellom molekylene er mange ganger større enn størrelsen deres, dvs. ved tilstrekkelig store vakuum.

Egenskaper til en ideell gass:

1. det er stor avstand mellom molekylene flere størrelser molekyler;
2. gassmolekyler er veldig små og er elastiske kuler;
3. tiltrekningskreftene har en tendens til null;
4. interaksjoner mellom gassmolekyler forekommer bare under kollisjoner, og kollisjoner anses som absolutt elastiske;
5. molekylene til denne gassen beveger seg tilfeldig;
6. bevegelse av molekyler i henhold til Newtons lover.

Tilstand av en viss masse gassformig stoff preget av fysiske mengder avhengig av hverandre, kalt tilstandsparametere. Disse inkluderer volumV, presssog temperaturT.

Gassvolum betegnet med V. Volum gassen faller alltid sammen med volumet av beholderen den opptar. SI volumenhet m 3.

Press– fysisk mengde lik kraftforholdetF, som virker på et overflateelement vinkelrett på det, til områdetSdette elementet.

s = F/ S SI-enhet for trykk pascal[Pa]

Til nå er ikke-systemiske trykkenheter brukt:

teknisk atmosfære 1 ved = 9,81-104 Pa;

fysisk atmosfære 1 atm = 1,013-105 Pa;

millimeter kvikksølv 1 mmHg Art. = 133 Pa;

1 atm = = 760 mm Hg. Kunst. = 1013 hPa.

Hvordan oppstår gasstrykket? Hvert gassmolekyl, som treffer veggen til fartøyet der det er plassert, virker på veggen med en viss kraft i en kort periode. Som et resultat av tilfeldige støt på veggen, endres kraften som utøves av alle molekyler per arealenhet av veggen raskt med tiden i forhold til en viss (gjennomsnittlig) verdi.

Gasstrykkoppstår som et resultat av tilfeldige påvirkninger av molekyler på veggene i karet som inneholder gassen.

Ved å bruke den ideelle gassmodellen kan vi beregne gasstrykk på karets vegg.

Under samspillet mellom et molekyl og veggen til et kar, oppstår det krefter mellom dem som adlyder Newtons tredje lov. Som et resultat vil projeksjonen υ x molekylhastigheten vinkelrett på veggen endrer fortegn til det motsatte, og projeksjonen υ y hastigheten parallelt med veggen forblir uendret.

Enheter som måler trykk kalles trykkmålere. Trykkmålere registrerer den tidsgjennomsnittlige trykkkraften per arealenhet til dets følsomme element (membran) eller annen trykkmottaker.

Væsketrykksmålere:

1. åpen – for måling av små trykk over atmosfærisk
2. lukket - for måling av små trykk under atmosfærisk, dvs. lite vakuum

Trykkmåler i metall– for måling av høye trykk.

Hoveddelen er et buet rør A, hvis åpne ende er loddet til rør B, gjennom hvilket gass strømmer, og den lukkede enden er koblet til pilen. Gass kommer inn gjennom kranen og rør B inn i rør A og løsner det. Den frie enden av røret, som beveger seg, setter overføringsmekanismen og pekeren i bevegelse. Skalaen er gradert i trykkenheter.

Grunnleggende ligning for den molekylære kinetiske teorien for en ideell gass.

Grunnleggende MKT-ligning: trykket til en ideell gass er proporsjonal med produktet av massen til molekylet, konsentrasjonen av molekylene og middelkvadraten av molekylenes hastighet

s= 1/3m 0· n·v 2

m 0 - masse av ett gassmolekyl;

n = N/V – antall molekyler per volumenhet, eller konsentrasjon av molekyler;

v 2 - rot gjennomsnittlig kvadrathastighet for bevegelse av molekyler.

Siden den gjennomsnittlige kinetiske energien til translasjonsbevegelsen til molekyler er E = m 0 *v 2 /2, og deretter multiplisere den grunnleggende MKT-ligningen med 2, får vi p = 2/3 n (m 0 v 2)/2 = 2/3 E n

p = 2/3 E n

Gasstrykket er lik 2/3 av den gjennomsnittlige kinetiske energien til translasjonsbevegelsen til molekylene i en enhetsvolum av gass.

Siden m 0 n = m 0 N/V = m/V = ρ, hvor ρ er gasstettheten, har vi s= 1/3· ρ·v 2

United gas lov.

Makroskopiske størrelser som entydig karakteriserer tilstanden til en gass kallestermodynamiske parametere for gass.

De viktigste termodynamiske parametrene til en gass er densvolumV, trykk p og temperatur T.

Enhver endring i tilstanden til en gass kallestermodynamisk prosess.

I enhver termodynamisk prosess endres gassparametrene som bestemmer dens tilstand.

Forholdet mellom verdiene til visse parametere i begynnelsen og slutten av prosessen kallesgassloven.

Gassloven som uttrykker forholdet mellom alle tre gassparametrene kallesforent gasslov.

s = nkT

Forhold s = nkT å relatere trykket til en gass til dens temperatur og konsentrasjon av molekyler ble oppnådd for en modell av en ideell gass, hvis molekyler interagerer med hverandre og med veggene i fartøyet bare under elastiske kollisjoner. Dette forholdet kan skrives i en annen form, og etablerer en forbindelse mellom de makroskopiske parameterne til et gassvolum V, press s, temperatur T og mengden av stoffet ν. For å gjøre dette må du bruke likhetene

hvor n er konsentrasjonen av molekyler, N er totalt antall molekyler, V – volum av gass

Da får vi eller

Siden ved en konstant gassmasse forblir N uendret, så Nk – konstant antall, Midler

For en konstant gassmasse, produktet av volum og trykk dividert med absolutt temperatur gass, er det en verdi som er lik for alle tilstander av denne gassmassen.

Ligningen som etablerer sammenhengen mellom trykk, volum og temperatur til en gass ble oppnådd på midten av 1800-tallet av den franske fysikeren B. Clapeyron og kalles ofte Clayperon-ligning.

Clayperon-ligningen kan skrives på en annen form.

s = nkT,

vurderer

Her N– antall molekyler i karet, ν – mengde stoff, N A er Avogadros konstant, m– masse gass i fartøyet, M– molar masse av gassen. Som et resultat får vi:

Produkt av Avogadros konstant N A vedBoltzmann konstantk kalles universell (molar) gasskonstant og er betegnet med bokstaven R.

Dens numeriske verdi i SI R= 8,31 J/mol K

Forhold

kalt ideell gassligning av tilstand.

I skjemaet vi mottok ble det først skrevet ned av D.I. Derfor kalles tilstandsligningen til gassen Clapeyron – Mendeleev ligning.`

For en mol av en hvilken som helst gass har dette forholdet formen: pV=RT

La oss installere fysisk betydning av den molare gasskonstanten. La oss anta at i en bestemt sylinder under stempelet ved temperatur E er det 1 mol gass, hvis volum er V. Hvis gassen varmes isobarisk (ved konstant trykk) med 1 K, vil stempelet stige til en høyde Δh, og volumet av gassen vil øke med ΔV.

La oss skrive ligningen pV=RT for oppvarmet gass: p (V + ΔV) = R (T + 1)

og trekk fra denne likheten ligningen pV=RT, tilsvarende tilstanden til gassen før oppvarming. Vi får pΔV = R

ΔV = SΔh, der S er arealet av bunnen av sylinderen. La oss erstatte i den resulterende ligningen:

pS = F – trykkkraft.

Vi får FΔh = R, og produktet av kraften og forskyvningen av stempelet FΔh = A er arbeidet med å bevege stempelet utført av denne kraften mot ytre krefter under gassekspansjon.

Dermed, R = EN.

Den universelle (molare) gasskonstanten er numerisk lik arbeidet utført av 1 mol gass når den varmes isobarisk med 1 K.

En av dem er gass. Dens bestanddeler - molekyler og atomer - befinner seg i stor avstand fra hverandre. Samtidig er de i konstant fri bevegelse. Denne egenskapen indikerer at samspillet mellom partikler bare skjer i tilnærmingsøyeblikket, noe som øker hastigheten til de kolliderende molekylene og deres størrelse. Dette skiller gassformen til et stoff fra fast og flytende.

Selve ordet "gass" oversatt fra gresk høres ut som "kaos". Dette karakteriserer perfekt bevegelsen av partikler, som faktisk er tilfeldig og kaotisk. Gassen danner ikke en bestemt overflate, den fyller hele volumet som er tilgjengelig for den. Denne materietilstanden er den vanligste i vårt univers.

Lovene som bestemmer egenskapene og oppførselen til et slikt stoff er enklest å formulere og vurdere å bruke eksempelet på en tilstand der molekyler og atomer er lave. Den ble kalt den "ideelle gassen". I den er avstanden mellom partikler større enn radiusen for interaksjon av intermolekylære krefter.

Så, en ideell gass er en teoretisk modell av materie der det nesten ikke er noen interaksjon mellom partikler. Følgende betingelser må være til stede for det:

Svært små molekylstørrelser.

Det er ingen interaksjonskraft mellom dem.

Kollisjoner oppstår som kollisjoner av elastiske kuler.

Et godt eksempel på en slik tilstand av materie er gasser der trykket ved lave temperaturer ikke overstiger atmosfæretrykket med 100 ganger. De regnes som utskrevet.

Selve konseptet "ideell gass" har gjort det mulig for vitenskapen å bygge en molekylær kinetisk teori, hvis konklusjoner er bekreftet i mange eksperimenter. I følge denne læren skilles ideelle gasser mellom klassisk og kvante.

Egenskapene til den første gjenspeiles i lovene i klassisk fysikk. Bevegelsen av partikler i denne gassen er ikke avhengig av hverandre, trykket som utøves på veggen er lik summen av impulsene som under en kollisjon overføres av individuelle molekyler over en viss tid. Deres totale energi er den til de enkelte partiklene. Arbeidet til en ideell gass i dette tilfellet beregnes p = nkT. Et slående eksempel Dette er basert på lovene utledet av slike fysikere som Boyle-Marriott, Gay-Lussac, Charles.

Hvis en ideell gass senker temperaturen eller øker partikkeltettheten til en viss verdi, øker bølgeegenskapene. Det er en overgang til en kvantegass, der atomer og molekyler er sammenlignbare med avstanden mellom dem. Det finnes to typer ideell gass:

Læren til Bose og Einstein: partikler av samme type har et heltallsspinn.

Fermi- og Dirac-statistikk: en annen type molekyler som har et halvt heltallsspinn.

Forskjellen mellom en klassisk ideell gass og en kvantegass er at selv ved absolutt null temperatur skiller energitettheten og trykket seg fra null. De blir større ettersom tettheten øker. I dette tilfellet har partiklene maksimal (et annet navn er grense) energi. Fra dette synspunktet vurderes teorien om strukturen til stjerner: i de av dem der tettheten er høyere enn 1-10 kg/cm3, er elektronloven klart uttrykt. Og der den overstiger 109 kg/cm3, blir stoffet til nevroner.

I metaller gjør bruken av teorien der en klassisk idealgass forvandles til en kvante en det mulig å forklare det meste av stoffets tilstand: jo tettere partiklene er, jo nærmere idealet er det.

Med sterkt uttrykt lave temperaturer ulike stoffer i væske og faste tilstander den kollektive bevegelsen til molekyler kan betraktes som arbeidet til en ideell gass representert av svake eksitasjoner. I slike tilfeller er bidraget til kroppens energi som partiklene tilfører synlig.