Care este - gazului ideal - în termeni simpli

Din acest exemplu putem vedea în detaliu modul în care modelele matematice sunt transformate în modele fizice.

Mai întâi de toate, un gaz ideal - de gaz este un model matematic. Și din punct de vedere matematic, ideea este foarte simplu: atomii (sau molecule) ale gazului în sine, „nu văd“ unul pe altul. Aceasta înseamnă că fiecare particulă primește vasul ca complet gol. Astfel de particule pot trece prin reciproc. Rezultă din acest exemplu că toate particulele se pot aduna într-un singur punct spațial.

Pe de altă parte gazului ideal - un termen fizic. Deci, avem nevoie să înțelegem ce fizica întâlnește un model matematic.

a) Deci, în primul rând, faptul că atomii „văzut“ unul pe altul, este necesar să se evite potențialele forțe de interacțiune între ele, adică, forțele depind de distanța dintre particule. În ceea ce privește energia, această cerință este: „energia potențială a interacțiunii dintre particule este egal cu zero.“ O astfel de egalitate strictă la zero, încă matematică, în fizică putem atenua această condiție prin a spune „energia potențială a interacțiunii dintre particule este mult mai puțin.“. Ce? Energia poate fi comparat doar cu sistemul energetic și cea mai mare contribuție la particule în mișcare dă energia cinetică. Și astfel prima noastră condiție:

1) Energia potențială de interacțiune a particulelor de gaz este mult mai mică decât energia cinetică.

b) Modelul matematic al moleculei reprezintă punctele matematice, adică fără dimensiunea. În lumea reală o astfel de cerere, nu putem. Cum putem formula această condiție fizică? De ce adimensionali molecule? Așa că ei nu se confruntă reciproc. Nu putem preveni coliziunea particulelor de dimensiuni nenulă, fără a intra în forțele respingătoare. Dar forțele de repulsie, am exclus primul element. Apoi, va trebui să rezolve coliziune în sistem, dar cu impunerea unor condiții 3: rar, rapid și fără pierderi de energie. Și încă 3 puncte:

2) Calea medie liberă a particulelor (adică, distanța parcursă între două ciocniri succesive) este mult mai mare decât dimensiunea lor.

3) timpul de coliziune este neglijabil.

4) Toate stolenoveniya au loc fără pierderi de energie.

Elementele 3) și 4) se extinde la o coliziune cu pereții vasului. În cazul în care sunt îndeplinite toate cele patru cerințe, atunci putem presupune gaze cu idealul nostru.

c) Un alt detaliu interesant. Ceva ce coliziune noastră în continuare să contribuie. Și anume, viteza se schimbă. Mai mult decât atât, magnitudinea și direcția. Deci, indiferent de ce nu a fost distribuția de viteză la început, după o serie de ciocniri trebuie să fie distribuite în conformitate cu Maxwell. Potrivit acesteia, strict vorbind, trebuie să solicite de la început distribuția de viteză a fost atât. Atunci coliziune noastră nu va afecta sistemul original al fizicii:

5) particule în vitezele de sistem sunt aleatorii distribuite de-a lungul legii Maxwell.

Implicit, am cerut ca aplicabilitatea legii lui Newton în sistem (pentru legea de conservare a impulsului, de exemplu):

6) Legile lui Newton sunt în sistem.

Ultimul element este întotdeauna înțeles, astfel încât să poată fi omisă. Și ultimul, dar poate fi omisă, deoarece sistemul va veni la el, în cazul în care sunt efectuate primele patru puncte.

Dar! Dacă modelul unui gaz ideal pe un computer, de exemplu, și doresc să facă matematic perfectă, adică, fără coliziuni, ai nevoie de un pas 5)! În caz contrar, nu va primi fizica corectă. Dacă, dimpotrivă, modelul unui sistem fizic, și anume În conformitate cu primele patru puncte, după cum am scris mai devreme, după ceva timp, sistemul va ajunge la punctul 5) în sine.

Anna Sinelnikov răspunde la întrebările dumneavoastră în linia lui directă

cinic, un ateu, un iubitor de matematică, fizică și chimie. inginer Metrologie

În mod ideal, numit de gaz a cărui dimensiune moleculară și interacțiunea dintre ele pot fi neglijate. Cea mai mare parte a gazului de până la o presiune de aproximativ 10 atm. Acesta poate fi considerat ideal. Ea a creat această abstractizare ideal pentru a simplifica calculele și selectarea parametrilor de bază, cum ar fi presiunea. volum. temperatură.

Doar cred că pentru a vorbi despre lucruri ușor opuse „gaz ideal“. este numit „gaze reale.“ Având în vedere un gaz ideal, am neglijat dimensiunea moleculelor și interacțiunile lor cu altele. Diferențele de delimitare set presiune de aproximativ 10 atmosfere. La presiuni mai mari, se apropie fiecare moleculă. interacțiunea are loc între ele. Dacă simplifica volumul tuturor moleculelor devine la fel ca și volumul vasului în care se află sub presiune, iar în acest caz, acestea nu pot fi neglijate.

Nu pot adăuga doar că prima este descrisă de către Clapeyron-Mendeleev

iar al doilea de aceeași ecuație. dar cu van der Waals corecturile