Τι είναι το ιδανικό αέριο;

Ένα ιδανικό αέριο είναι μια κατάσταση θεωρητικής ύλης που χρησιμοποιείται από τους φυσικούς στην ανάλυση θεωρίας πιθανοτήτων.Το ιδανικό αέριο αποτελείται από μόρια που αναπηδούν μεταξύ τους χωρίς να αλληλεπιδρούν καθόλου.Δεν υπάρχουν δυνάμεις έλξης ή απόρριψης μεταξύ των μορίων και καμία ενέργεια δεν χάνεται κατά τη διάρκεια των συγκρούσεων.Τα ιδανικά αέρια μπορούν να περιγραφούν πλήρως από τον όγκο, την πυκνότητα και τη θερμοκρασία τους.

Η εξίσωση κατάστασης για ένα ιδανικό αέριο, κοινώς γνωστό ως ο ιδανικός νόμος για το αέριο, είναι PV ' NKT.Στην εξίσωση, το n είναι ο αριθμός των μορίων και το k είναι η σταθερά του Boltzmann, η οποία είναι ίση με περίπου 1,4 x 10 ^-23 joules ανά Kelvin.Αυτό που είναι συνήθως πιο σημαντικό είναι ότι η πίεση και ο όγκος είναι αντιστρόφως αναλογικά και το καθένα είναι ανάλογο της θερμοκρασίας.Αυτό σημαίνει, για παράδειγμα, ότι εάν η πίεση διπλασιαστεί ενώ η θερμοκρασία διατηρείται σταθερή, τότε ο όγκος του αερίου πρέπει να μειωθεί στο μισό.Εάν ο όγκος του αερίου διπλασιαστεί ενώ η πίεση διατηρείται σταθερή, η θερμοκρασία πρέπει επίσης να διπλασιαστεί.Στα περισσότερα παραδείγματα, ο αριθμός των μορίων στο αέριο θεωρείται σταθερό.Οι συγκρούσεις μεταξύ των μορίων αερίου δεν είναι απόλυτα ελαστικές, χάνεται κάποια ενέργεια και υπάρχουν ηλεκτροστατικές δυνάμεις μεταξύ μορίων αερίου.Αλλά στις περισσότερες καθημερινές καταστάσεις, ο ιδανικός νόμος για το φυσικό αέριο προσεγγίζει στενά την πραγματική συμπεριφορά των αερίων.Ακόμη και αν δεν χρησιμοποιείται για την εκτέλεση υπολογισμών, η διατήρηση των σχέσεων μεταξύ πίεσης, όγκου και θερμοκρασίας στο μυαλό μπορεί να βοηθήσει έναν επιστήμονα να κατανοήσει διαισθητικά μια συμπεριφορά αερίου.

Ο ιδανικός νόμος για το αέριο είναι συχνά η πρώτη εξίσωση που μαθαίνουν οι άνθρωποι όταν μελετούν τα αέριασε μια εισαγωγική φυσική ή τάξη χημείας.Η εξίσωση του Van der Waal, η οποία περιλαμβάνει μερικές μικρές διορθώσεις στις βασικές υποθέσεις του νόμου για το ιδανικό φυσικό νόμο, διδάσκεται επίσης σε πολλά εισαγωγικά μαθήματα.Στην πράξη, ωστόσο, η διόρθωση είναι τόσο μικρή που εάν ο ιδανικός νόμος για το αέριο δεν είναι αρκετά ακριβής για μια δεδομένη εφαρμογή, η εξίσωση του van der Waal δεν θα είναι αρκετά καλή.επίσης υποτίθεται ότι βρίσκεται σε κατάσταση ισορροπίας.Αυτή η υπόθεση είναι σαφώς ψευδής εάν η πίεση, ο όγκος ή η θερμοκρασία αλλάζει.Εάν αυτές οι μεταβλητές αλλάζουν αργά, μια κατάσταση που ονομάζεται οιονεί στατική ισορροπία, το σφάλμα μπορεί να είναι αποδεκτά μικρό.Η παραίτηση από την παραδοχή της οιονεί στατικής ισορροπίας σημαίνει ότι αφήνετε πίσω τη θερμοδυναμική για τον πιο περίπλοκο κόσμο της στατιστικής φυσικής.