ก๊าซในอุดมคติคืออะไร?

ก๊าซในอุดมคติเป็นสถานะทางทฤษฎีที่ใช้โดยนักฟิสิกส์ในการวิเคราะห์ทฤษฎีความน่าจะเป็นก๊าซในอุดมคตินั้นประกอบไปด้วยโมเลกุลที่เด้งออกมาจากกันโดยไม่ต้องมีปฏิสัมพันธ์กันเลยไม่มีแรงดึงดูดหรือแรงผลักดันระหว่างโมเลกุลและไม่มีพลังงานหายไปในระหว่างการชนก๊าซในอุดมคติสามารถอธิบายได้อย่างสมบูรณ์โดยปริมาตรความหนาแน่นและอุณหภูมิ

สมการของรัฐสำหรับก๊าซในอุดมคติหรือที่รู้จักกันทั่วไปว่าเป็นกฎหมายก๊าซในอุดมคติคือ pv ' nktในสมการ N คือจำนวนโมเลกุลและ K คือค่าคงที่ Boltzmanns ซึ่งเท่ากับประมาณ 1.4 x 10 ^-23 Joules ต่อ Kelvinสิ่งที่สำคัญกว่านั้นคือความดันและปริมาตรเป็นสัดส่วนผกผันและแต่ละตัวก็เป็นสัดส่วนกับอุณหภูมิตัวอย่างเช่นซึ่งหมายความว่าหากความดันเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในขณะที่อุณหภูมิคงที่ค่าคงที่ปริมาณของก๊าซจะต้องลดลงครึ่งหนึ่งหากปริมาตรของก๊าซเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในขณะที่ความดันคงที่อุณหภูมิจะต้องเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในตัวอย่างส่วนใหญ่จำนวนโมเลกุลในก๊าซถือว่าเป็นค่าคงที่

แน่นอนนี่เป็นเพียงการประมาณการชนกันระหว่างโมเลกุลก๊าซไม่ยืดหยุ่นอย่างสมบูรณ์พลังงานบางอย่างหายไปและแรงไฟฟ้าสถิตระหว่างโมเลกุลของก๊าซมีอยู่แต่ในสถานการณ์ส่วนใหญ่ในชีวิตประจำวันกฎหมายก๊าซในอุดมคติใกล้เคียงกับพฤติกรรมที่แท้จริงของก๊าซแม้ว่ามันจะไม่ได้ใช้สำหรับการคำนวณการรักษาความสัมพันธ์ระหว่างความดันปริมาณและอุณหภูมิในใจสามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจพฤติกรรมของก๊าซอย่างสังหรณ์ใจ

กฎหมายก๊าซในอุดมคติมักเป็นสมการแรกที่ผู้คนเรียนรู้เมื่อศึกษาก๊าซเข้าวิชาฟิสิกส์เบื้องต้นหรือวิชาเคมีVan der Waals Equation ซึ่งรวมถึงการแก้ไขเล็กน้อยเล็กน้อยเกี่ยวกับกฎหมายแก๊สในอุดมคติสมมติฐานขั้นพื้นฐานยังได้รับการสอนในหลักสูตรเบื้องต้นมากมายอย่างไรก็ตามในทางปฏิบัติการแก้ไขมีขนาดเล็กมากหากกฎหมายก๊าซในอุดมคติไม่แม่นยำเพียงพอสำหรับการใช้งานที่กำหนดสมการ Van der Waals จะไม่ดีพอเช่นกัน

เช่นเดียวกับในอุณหพลศาสตร์ส่วนใหญ่ก๊าซในอุดมคติในสภาวะสมดุลสมมติฐานนี้เป็นเท็จอย่างชัดเจนหากความดันปริมาตรหรืออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไปหากตัวแปรเหล่านี้มีการเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆสถานะที่เรียกว่าสมดุลคงที่คงที่ข้อผิดพลาดอาจมีขนาดเล็กที่ยอมรับได้การตั้งสมมติฐานของดุลคงที่กึ่งคงที่หมายถึงการทิ้งอุณหพลศาสตร์ไว้ข้างหลังเพื่อโลกที่ซับซ้อนกว่าของฟิสิกส์ทางสถิติ