Mi az ideális gáz?

Az ideális gáz egy elméleti anyagi állapot, amelyet a fizikusok a valószínűségelmélet elemzésében használnak.Az ideális gáz olyan molekulákból áll, amelyek egymástól lepattannak anélkül, hogy egyébként kölcsönhatásba lépnének.A molekulák között nincs vonzerő vagy visszataszító erők, és az ütközések során nem veszítenek energia.Az ideális gázokat teljes mértékben leírhatjuk mennyiségük, sűrűségük és hőmérsékletük.

Az ideális gáz állami egyenlete, közismert nevén ideális gáztörvény, PV ' NKT.Az egyenletben N a molekulák száma, és K a Boltzmann állandója, amely kb. 1,4 x 10 ^-23 joules / Kelvin.Általában fontosabb az, hogy a nyomás és a térfogat fordítottan arányos, és mindegyik arányos a hőmérséklettel.Ez azt jelenti, hogy például ha a nyomás megduplázódik, miközben a hőmérséklet állandó tartása alatt áll, akkor a gáz térfogatának felére kell esnie;Ha a gáz térfogata megduplázódik, amíg a nyomás állandó tartása alatt áll, akkor a hőmérsékletnek is kétszer kell.A legtöbb példában a gázban lévő molekulák számát állandónak tekintik. Természetesen ez csak egy közelítés.A gázmolekulák közötti ütközések nem tökéletesen rugalmasak, némi energia elveszik, és a gázmolekulák közötti elektrosztatikus erők léteznek.De a legtöbb mindennapi helyzetben az ideális gázjog szorosan megközelíti a gázok tényleges viselkedését.Még ha nem is használják a számítások elvégzéséhez, a nyomás, a térfogat és a hőmérséklet szem előtt tartása közötti kapcsolatok segíthetnek a tudósok intuitív megértésében.

Az ideális gáztörvény gyakran az első egyenlet, amelyet az emberek megtanulnak a gázok tanulmányozásakorBevezető fizikai vagy kémiai osztályban.Van der Waal egyenletét, amely magában foglalja az ideális gázjogi alapvető feltételezések néhány kisebb javítását, számos bevezető kurzuson is tanít.A gyakorlatban azonban a korrekció annyira kicsi, hogy ha az ideális gáztörvény nem elég pontos egy adott alkalmazáshoz, a Van der Waal egyenlete sem lesz elég jó.Azt is feltételezték, hogy egyensúlyi állapotban van.Ez a feltételezés egyértelműen hamis, ha a nyomás, a térfogat vagy a hőmérséklet megváltozik;Ha ezek a változók lassan változnak, a kvázi statikus egyensúlynak nevezett állapot, a hiba azonban elfogadhatóan kicsi lehet.A kvázi statikus egyensúly feltételezésének feladása azt jelenti, hogy a termodinamikát a statisztikai fizika bonyolultabb világának hátrahagyják.