Ideální plyn a jeho definice

Věda fyziky hraje významnou roli při studiu okolního světa. Proto se jeho pojmy a zákony začínají dostávat do školy. Vlastnosti látky se měří v různých aspektech. Pokud uvažujeme o svém stavu agregace, pak existuje speciální technika. Ideální plyn je fyzický koncept, který umožňuje zhodnotit vlastnosti a vlastnosti materiálu, který tvoří celý náš svět.

Obecná definice

Ideální plyn je model, ve kterém je interakce mezi molekulami obvykle zanedbávána. Proces vzájemné interakce částic jakékoliv látky je poměrně komplikovaný. Když létají těsně vedle sebe a jsou ve velmi malé vzdálenosti, silně se vzájemně propojují. Ale ve velké vzdálenosti mezi molekulami jsou relativně malé přitažlivé síly. Pokud je průměrná vzdálenost, od které jsou od sebe navzájem velká, tato poloha látky se nazývá zřeďovací plyn. Interakce těchto částic se projevuje jako vzácné dopady molekul. K tomu dochází pouze tehdy, když létají blízko sebe. V ideálním plynu se interakce molekul vůbec neberou v úvahu. V ideálním plynu je počet molekul velmi velký. Proto se výpočty vyskytují pouze pomocí statistické metody. Navíc je třeba poznamenat, že částice látky jsou v tomto případě rovnoměrně rozloženy v prostoru. Jedná se o nejběžnější stav ideálního plynu.

Pokud je plyn považován za ideální

Existuje několik faktorů, kvůli kterým se plyn nazývá ideálním. Prvním znamením je chování molekul jako absolutně elastických těl, mezi nimiž chybí přitažlivé síly. Současně bude plyn velmi vypouštěný. Vzdálenost mezi nejmenšími složkami látky bude mnohem větší než jejich velikost. V tomto případě bude tepelná rovnováha dosažena okamžitě v celém objemu. Za účelem dosažení polohy ideálního plynu v laboratorních podmínkách se jeho skutečný typ odpovídajícím způsobem zředí. Některé látky jsou v plynném stavu i při pokojové teplotě a normální atmosférický tlak prakticky se neliší od ideálního stavu.

Hranice modelu

Ideální plyn je zvažován v závislosti na úkolech. Pokud má výzkumný pracovník za úkol určit vztah mezi teplotou, objemem a tlakem, může být ideální stav považován za takový, že plyn má vysokou přesnost vůči tlakům měřeným několika desítkami atmosfér. Ale v případě studie fázového přechodu, například odpařování a kondenzace, procesu dosažení rovnováhy v plynu, daný model nelze aplikovat ani při velmi malém tlaku. Tlak plynu na stěně trubky nastává při náhodném namáhání molekul na skle. Když jsou takové tahy časté, lidské tělo může tyto změny chápat jako trvalý efekt.

Ideální plynová rovnice

Na základě hlavních principů molekulo-kinetické teorie byla odvozena hlavní rovnice ideálního plynu. Práce ideálního plynu má následující výraz: p = 1/3 m ₀ nv ² , kde p je tlak plynu ideálu, m ₀ je molekulová hmotnost, v ² je průměrná koncentrace částic, čtverec rychlosti molekul. Znamenáme-li průměrný index kinetického pohybu částic hmoty jako Ek = m ₀ n / ₂ , má rovnice následující formu: p = 2/3 nEk. Molekuly plynu, které zasahují do stěn cévy, s nimi reagují jako pružná těla podle mechaniky. Impuls z takových úderů se přenáší na stěny nádoby.

Teplota

Po výpočtu pouze tlaku plynu na stěnách nádob není možné určit průměr kinetické energie jeho částic.

A to nemůže být provedeno ani pro jednu molekulu nebo pro její koncentraci. Proto k měření parametrů plynu je nutné určit ještě jedno množství. Je to teplota, která je také spojena s kinetickou energií molekul. Tento indikátor je skalární fyzikální veličina. Teplota popisuje termodynamickou rovnováhu. V tomto stavu nedochází ke změně parametrů na mikro úrovni. Teplota se měří jako odchylka od nuly. Charakterizuje saturaci chaotického pohybu nejmenších částic plynu. Měří se průměrnou hodnotou jejich kinetické energie. Tento indikátor je určen pomocí teploměrů ve stupních různých značek. Existuje termodynamická absolutní stupnice (Kelvin) a její empirické odrůdy. Odlišují se ve výchozích bodech.

Rovnice polohy ideálního plynu s ohledem na teplotu

Fyzik Boltzmann tvrdí, že průměrná kinetická energie částice je úměrná absolutnímu teplotnímu indexu. Ek = 3/2 kT, kde k = 1,38 ∙ 10-23, T je teplota. Práce ideálního plynu se bude rovnat: P = NkT / V, kde N je počet molekul, V je objem nádoby. Pokud přidáme koncentraci n = N / V k tomuto indikátoru, pak výše uvedený vzorec bude vypadat takto: p = nkT. Tyto dvě rovnice mají různé formy psaní, ale spojují tlak, objem a teplotu pro ideální plyn. Tyto výpočty lze aplikovat jak na čisté plyny, tak na jejich směsi. V posledním znění se n rozumí jako celkový počet molekul látek, jejich celková koncentrace nebo celkový počet molekul v látce.

Tři plynárenské zákony

Ideální plyn a jeho konkrétní zákony byly objeveny experimentálně a teprve tehdy byly teoreticky potvrzeny. První soukromý zákon uvádí, že ideální plyn s konstantní hmotností a teplotou bude mít nepřímo poměrný tlak na jeho objem. Proces, při kterém je indikátor teploty konstantní, se nazývá izotermický. Pokud je tlak ve studii konstantní, pak je objem úměrný hodnotě absolutní teploty. Tento zákon se jmenuje Gay-Lussac. Izochorický proces probíhá při konstantním objemu. Tlak bude úměrný absolutní teplotě. Jeho jméno je zákon Karla. Jedná se o tři konkrétní zákony chování ideálního plynu. Dokázali je potvrdit jen díky zvládnutí znalostí o molekulách.

Měřítko absolutního měření

V absolutním měřítku je přijatelné zavolat jednotku Kelvin. Vybírá se na základě populární stupnice Celsia. Jeden kelvin odpovídá jednomu stupni Celsia. Ale v absolutním měřítku je hodnota nula považována za hodnotu, při níž se tlak ideálního plynu při konstantním objemu rovná nule.

To je společný systém. Tato hodnota teploty se nazývá absolutní nula. Při provedení příslušných výpočtů získáte odpověď, že hodnota tohoto indikátoru bude -273 stupňů Celsia. To potvrzuje, že existuje propojení mezi absolutní a stupnicí stupňů Celsia. Může se vyjádřit v následující rovnici: T = t + 237. Je třeba poznamenat, že není možné dosáhnout absolutní nuly. Jakýkoli proces chlazení je založen na odpařování molekul z povrchu látky. Blížící se absolutní nula, pohyb vpřed částice zpomalují natolik, že odpařování se téměř zastaví. Z čistého teoretického hlediska by však, kdyby skutečně dosáhla bodu absolutní nuly, rychlost pohybu molekul by klesla natolik, že by to mohlo být nazváno zcela chybějící. Tepelný pohyb molekul by přestal.

Když jsme studovali takovou koncepci jako ideální plyn, rozumíme principu fungování jakékoli látky. Rozšiřováním znalostí v této oblasti lze porozumět vlastnostem a chování jakékoli plynné látky.