Перфектен газ

Както е известно, всички вещества в природата имат свои собствени агрегатно състояние, един от които е газ. Съставните частици - молекули и атоми - се намират на голямо разстояние един от друг. В същото време те са в постоянно свободно движение. Това свойство показва, че взаимодействието на частиците се случва само в момента на подхода, рязко увеличавайки скоростта на сблъскващите се молекули и тяхната величина. Това газово състояние на веществото се различава от твърдото и течното.

Самата дума "газ" на гръцки означава "хаос". Това отлично характеризира движението на частиците, което всъщност е случайно и хаотично. Газът не образува специфична повърхност, той запълва целия му наличен обем. Такова състояние на веществата е най-разпространеното в нашата вселена.

Законите, които определят свойствата и поведението на такова вещество, се формулират най-лесно и се разглеждат от примера на състояние, в което се намира относителна плътност молекулите и атомите е ниска. Нарича се "идеален газ". В него разстоянието между частиците е по-голямо от радиуса на взаимодействие на междумолекулните сили.

Така че идеалният газ е теоретичен модел на вещество, в което взаимодействието на частиците почти отсъства. За него трябва да съществуват следните условия:

1. Много малки размери на молекулите.

2. Няма сила на взаимодействие между тях.

3. Сблъсъците се случват като сблъсъци на еластични топки.

Добър пример за такова състояние на материята са газовете, при които налягането при ниска температура не превишава атмосферното налягане с коефициент 100. Те се класират като освободени.

Самата концепция за "идеален газ" направи възможно науката да изгради молекулярно-кинетична теория, чиито изводи са потвърдени в много експерименти. Тази теория прави разлика между идеалните и класическите и квантовите газове.

Характеристиките на първите са отразени в законите на класическата физика. Движението на частиците в този газ не зависи един от друг, натискът, упражняван върху стената, е равен на сумата от моментите, които се предават от отделните молекули по време на сблъсък. Тяхната енергия, накратко, се състои от отделни частици. Работата на идеален газ в този случай се изчислява чрез уравнението Clapeyron p = nkT. Забележителен пример за това са законите, извлечени от такива физици като Бойл-Марио, Гей-Лусак, Чарлз.

Ако идеалният газ намалява температурата или увеличава плътността на частиците до определена стойност, свойствата на вълната се увеличават. Има преход към квантов газ, в който дължина на вълната атомите и молекулите е сравнима с разстоянието между тях. Тук ние разграничаваме два вида идеален газ:

1. Учението на Босе и Айнщайн: частиците от един вид имат целочислено завъртане.

2. Статистиката на Ферми и Дирак: друг вид молекула с полу-интегрално центрофугиране.

Разликата между класическия идеален газ и квантовата е, че дори при абсолютно нулева температура стойността на енергията и плътността на налягането се различава от нула. Те стават по-големи с нарастваща плътност. В този случай частиците имат максимална (друга име - гранична) енергия. От тази гледна точка се разглежда теорията за структурата на звездите: в тези от тях, в които плътността е над 1 - 10 кг / см3, електронният закон е ясно изразен. И където надвишава 109 кг / см3, веществото се превръща в неврони.

В металите, използването на теорията, в която класическият идеален газ се превръща в квантова, дава възможност да се обясни голяма част метални свойства състояние на материята: колкото по-гъста е частицата, толкова по-близо е до идеалното.

При силно изразени ниски температури на различни вещества в течни и твърди състояния колективното движение на молекулите може да се разглежда като работа на идеален газ, представен от слаби възбуди. В такива случаи е видим приносът към енергията на тялото, която добавя частици.