A. Идеальный газ
Идеальный газ
Основные свойства тела определяет совместное действие двух конкурирующих факторов: 1) взаимодействие молекул, которое стремится удержать молекулы на определенных расстояниях друг от друга; 2) хаотическое тепловое движение молекул, которое разбрасывает их по всему объему.
Как показывает опыт, молекулы газа распределяются по всему предоставленному для него объему. Следовательно, главную роль в поведении газа играет хаотическое движение молекул, а силы взаимодействия малы, и ими можно пренебречь. Это означает, что молекула газа движется равномерно и прямолинейно, пока не столкнется с другой молекулой. При столкновении изменяется величина и направление скорости движения молекулы, и она снова движется равномерно и прямолинейно до следующего столкновения. Дли на свободного пробега (расстояние между двумя последовательными столкновениями молекулы) λ ~ 10-7 м. При такой длине свободного пробега только 0,04 % пространства, занятого газом, приходится на собственный объем его молекул. Это дает право воспользоваться моделью идеального газа.
Идеальный газ — это газ с достаточно простыми свойствами:
1) собственным объемом молекул можно пренебречь по сравнению с объемом сосуда, в котором находится газ;
2) между молекулами идеального газа нет сил взаимодействия; они действуют только при столкновениях молекул;
3) молекулы идеального газа ведут себя при столкновениях как абсолютно упругие шарики.
При небольших давлениях и не очень низких температурах реальные газы близки к идеальному газу. При высоких давлениях молекулы газа находятся так близко, что между ними возникают заметные силы взаимодействия. Пренебречь их собственным объемом нельзя, и газ уже не является идеальным.
Для описания свойств газов можно пользоваться: 1) микроскопическими параметрами (скорость, масса молекулы, ее энергия и др.), которые являются характеристиками молекул и средние численные значения которых находятся только расчетным путем; 2) макроскопическими параметрами (давление, температура, объем газа), значение которых определяется совместным действием огромного числа молекул. Макропараметры — это параметры, характеризующие состояние системы (газа) в целом и не имеющие смысла в применении к отдельным частицам системы. Численные значения их находят измерением с помощью приборов и расчетным путем.
Давление газа p — это средняя сила ударов его молекул о тело (например, о стенки сосуда), отнесенная к единице поверхности тела.
Абсолютная температура Τ — мера средней кинетической энергии теплового движения молекулы (см. 6.12. Температура и тепловое равновесие системы).
Под объемом газа V понимают внутренний объем сосуда, в котором находится газ.
Литература
Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 126-127.
