Gas ideale e sua definizione

La scienza della fisica svolge un ruolo significativo nello studio del mondo circostante. Pertanto, i suoi concetti e le leggi stanno iniziando a passare a scuola. Le proprietà di una sostanza sono misurate in vari aspetti. Se consideriamo il suo stato di aggregazione, allora c'è una tecnica speciale. Un gas ideale è un concetto fisico che ti consente di valutare le proprietà e le caratteristiche del materiale che costituisce il nostro intero mondo.

Definizione generale

Un gas ideale è un modello in cui l'interazione tra le molecole viene solitamente trascurata. Il processo di interazione di particelle di qualsiasi sostanza con l'altro è abbastanza complicato. Quando volano vicini l'uno all'altro e si trovano a una distanza molto piccola, interagiscono fortemente. Ma a grande distanza tra le molecole ci sono forze attrattive relativamente piccole. Se la distanza media alla quale si trovano gli uni dagli altri è grande, questa posizione della sostanza è chiamata gas rarefatto. L'interazione di tali particelle si manifesta come impatti rari di molecole. Questo succede solo quando volano vicini l'uno all'altro. In un gas ideale, l'interazione delle molecole non è affatto presa in considerazione. In un gas ideale, il numero di molecole è molto grande. Pertanto, i calcoli si verificano solo con l'aiuto del metodo statistico. Inoltre, va notato che le particelle della sostanza in questo caso sono distribuite uniformemente nello spazio. Questo è lo stato più comune di gas ideale.

Quando il gas può essere considerato ideale

Ci sono diversi fattori a causa dei quali il gas è chiamato ideale. Il primo segno è il comportamento delle molecole come corpi assolutamente elastici, tra loro assenti forze di attrazione. Allo stesso tempo il gas sarà molto scaricato. La distanza tra i più piccoli costituenti di una sostanza sarà molto più grande della loro dimensione. In questo caso, l'equilibrio termico sarà raggiunto istantaneamente in tutto il volume. Per raggiungere la posizione di un gas ideale in condizioni di laboratorio, il suo tipo reale viene diluito di conseguenza. Alcune sostanze sono allo stato gassoso anche a temperatura ambiente e normale pressione atmosferica praticamente non differiscono dallo stato ideale.

I confini del modello

Il gas ideale viene considerato in base ai compiti. Se il ricercatore ha il compito di determinare la relazione tra temperatura, volume e pressione, allora lo stato ideale può essere considerato tale che un gas ha un'elevata precisione alle pressioni misurate da diverse dozzine di atmosfere. Ma nel caso di studiare la transizione di fase, ad esempio l'evaporazione e la condensazione, il processo di raggiungimento dell'equilibrio in un gas, il modello in questione non può essere applicato nemmeno con una pressione molto piccola. La pressione del gas sulla parete del tubo si verifica a causa di uno stress casuale di molecole sul vetro. Quando tali tratti sono frequenti, il corpo umano può cogliere questi cambiamenti come un effetto continuo.

Equazione del gas ideale

Sulla base dei principi fondamentali della teoria cinetico-molecolare, è stata derivata l'equazione principale di un gas ideale. Il lavoro di un gas ideale ha la seguente espressione: p = 1/3 m ₀ nv ² , dove p è la pressione del gas dell'ideale, m ₀ è il peso molecolare, v ² è la concentrazione media delle particelle, il quadrato della velocità delle molecole. Se denotiamo l'indice medio del moto cinetico di particelle di materia, come Ek = m ₀ n / ₂ , allora l'equazione avrà la seguente forma: p = 2/3 nEk. Le molecole di gas che colpiscono le pareti dei vasi interagiscono con esse come corpi elastici secondo le leggi della meccanica. L'impulso di tali colpi viene trasmesso alle pareti del vaso.

temperatura

Avendo calcolato solo la pressione del gas sulle pareti dei vasi, è impossibile determinare la media energia cinetica le sue particelle

E questo non può essere fatto né per una singola molecola né per la loro concentrazione. Pertanto, per misurare i parametri del gas, è necessario determinare un altro valore. È la temperatura, che è anche associata all'energia cinetica delle molecole. Questo indicatore è una grandezza fisica scalare. La temperatura descrive l'equilibrio termodinamico. In questo stato, non vi è alcun cambiamento nei parametri a livello micro. La temperatura è misurata come una deviazione da zero. Caratterizza la saturazione del moto caotico delle particelle più piccole di gas. È misurato dal valore medio della loro energia cinetica. Questo indicatore è determinato con l'aiuto di termometri in gradi di vari segni. Esiste una scala assoluta termodinamica (Kelvin) e le sue varietà empiriche. Differiscono nei punti di partenza.

Equazione della posizione del gas ideale per quanto riguarda la temperatura

Il fisico Boltzmann sostiene che l'energia cinetica media di una particella è proporzionale all'indice di temperatura assoluta. Ek = 3/2 kT, dove k = 1,38 ∙ 10-23, T è la temperatura. Il lavoro di un gas ideale sarà uguale a: P = NkT / V, dove N è il numero di molecole, V è il volume della nave. Se aggiungiamo la concentrazione n = N / V a questo indicatore, la formula sopra mostrerà questo aspetto: p = nkT. Queste due equazioni hanno diverse forme di scrittura, ma collegano pressione, volume e temperatura per un gas ideale. Questi calcoli possono essere applicati sia ai gas puri che alle loro miscele. In quest'ultima versione, n deve essere inteso come il numero totale di molecole di sostanze, la loro concentrazione totale o il numero totale di moli in una sostanza.

Legge sui tre gas

Il gas ideale e le sue leggi particolari sono state scoperte sperimentalmente e solo successivamente sono state confermate teoricamente. La prima legge privata afferma che un gas ideale con massa e temperatura costanti avrà una pressione inversamente proporzionale al suo volume. Il processo in cui l'indicatore di temperatura è costante è chiamato isotermico. Se la pressione nello studio è costante, il volume è proporzionale al valore della temperatura assoluta. Questa legge si chiama Gay-Lussac. Il processo isocoro avviene ad un volume costante. La pressione sarà proporzionale alla temperatura assoluta. Il suo nome è la legge di Charles. Queste sono le tre leggi particolari del comportamento del gas ideale. Sono stati in grado di confermare solo con la padronanza della conoscenza delle molecole.

Scala di misurazione assoluta

Nella scala assoluta della misurazione, si accetta di chiamare l'unità Kelvin. È selezionato in base alla famosa scala Celsius. Un Kelvin corrisponde a un grado Celsius. Ma nella scala assoluta, zero è preso come il valore al quale la pressione di un gas ideale a volume costante sarà uguale a zero.

Questo è un sistema comune. Questo valore di temperatura è chiamato zero assoluto. Effettuando i calcoli appropriati, è possibile ottenere la risposta che il valore di questo indicatore sarà di -273 gradi Celsius. Ciò conferma che esiste una connessione tra la scala assoluta e la scala Celsius. Può essere espresso nella seguente equazione: T = t + 237. Va notato che è impossibile raggiungere lo zero assoluto. Qualsiasi processo di raffreddamento si basa sull'evaporazione di molecole dalla superficie di una sostanza. Avvicinamento allo zero assoluto, movimento in avanti le particelle rallentano così tanto che l'evaporazione si ferma quasi del tutto. Ma puramente da un punto di vista teorico, se davvero raggiungesse il punto dello zero assoluto, la velocità di movimento delle molecole diminuirebbe così tanto da essere del tutto assente. Il moto termico delle molecole cesserà.

Avendo studiato un tale concetto come un gas ideale, si può comprendere il principio di funzionamento di qualsiasi sostanza. Espandendo le conoscenze in quest'area, è possibile comprendere le proprietà e il comportamento di qualsiasi sostanza gassosa.