Co to jest idealny gaz?

Gaz idealny jest stanem materii teoretycznej stosowanym przez fizyków w analizie teorii prawdopodobieństwa.Gaz idealny składa się z cząsteczek, które odbijają się od siebie, w ogóle w interakcji.Między cząsteczkami nie ma sił przyciągania lub odpychania, a podczas zderzeń żadna energia nie jest tracona.Gazy idealne mogą być całkowicie opisane przez ich objętość, gęstość i temperaturę.Równanie stanu dla gazu idealnego, powszechnie znanego jako prawo gazu idealnego, to PV ' NKT.W równaniu n jest liczbą cząsteczek, a K jest stałą Boltzmanns, co jest równe około 1,4 x 10

-23

dżule na kelvin.Zwykle ważniejsze jest to, że ciśnienie i objętość są odwrotnie proporcjonalne, a każdy jest proporcjonalny do temperatury.Oznacza to na przykład, że jeśli ciśnienie jest podwojone, gdy temperatura jest utrzymywana na stałej, wówczas objętość gazu musi zmniejszyć o połowę;Jeśli objętość gazu jest podwojona, gdy ciśnienie jest utrzymywane na stałym poziomie, temperatura musi również podwoić.W większości przykładów liczba cząsteczek w gazie jest uważana za stała. Oczywiście jest to tylko przybliżenie.Zderzenia między cząsteczkami gazu nie są idealnie sprężyste, niektóre energia są utracone, a siły elektrostatyczne między cząsteczkami gazu.Ale w większości codziennych sytuacji idealne prawo gazu ściśle przybliża faktyczne zachowanie gazów.Nawet jeśli nie jest ono używane do wykonywania obliczeń, mając na uwadze relacje między ciśnieniem, objętością i temperaturą może pomóc naukowcom zrozumieć zachowanie gazowe intuicyjnie.

Prawo gazu idealne jest często pierwszym równaniem, którego ludzie uczą się podczas studiowania gazówklasa fizyki lub chemii wprowadzającej.Równanie Van der Waalsa, które obejmuje kilka drobnych poprawek do podstawowych założeń przepisów gazowych, jest również nauczane na wielu kursach wprowadzających.Jednak w praktyce korekta jest tak mała, że jeśli prawo gazu nie jest wystarczająco dokładne do danego zastosowania, równanie van der Waalsa nie będzie wystarczające.

Podobnie jak w większości termodynamiki, zakłada się, że gaz idealny jest równieżw stanie równowagi.To założenie jest wyraźnie fałszywe, jeśli zmienia się ciśnienie, objętość lub temperatura;Jeśli zmienne te zmieniają się powoli, stan zwany równowagą quasi statyczną, błąd może być akceptowalnie mały.Zrezygnowanie z założenia quasi statycznej równowagi oznacza pozostawienie termodynamiki za bardziej skomplikowany świat fizyki statystycznej.