Un gaz ideal, wiki laborator virtual, fandomului alimentat de Wikia
Un gaz ideal - un model matematic de gaz. în care se presupune că energia potențială a moleculelor este neglijabil în comparație cu energia lor cinetică. Între molecule nu este afectată de forțele de atracție sau repulsie, coliziunea dintre particule și absolut elastic cu pereții vasului. și timpul interacțiunii dintre moleculele este neglijabilă în raport cu timpul mediu între coliziuni.
Modelul este utilizat pe scară largă pentru rezolvarea problemelor de termodinamica de gaze și sarcini aerogasdynamics. De exemplu, aerul la presiune atmosferică și la temperatura camerei, cu o precizie ridicată de acest model. În cazul unor temperaturi sau presiuni extreme necesită utilizarea de model mai precis, de exemplu de model de gaz Van der Waals. care ia în considerare atracția dintre moleculele.
Distinge între gazul ideal clasic (proprietățile sale sunt derivate din legile mecanicii clasice și descrise statisticile Boltzmann) și gaz ideal cuantice (proprietăți sunt determinate de legile mecanicii cuantice sunt descrise Fermi - Dirac statistici sau Bose - Einstein).
Clasic gaz ideal Editare
Proprietățile unui gaz ideal prin intermediul unei performanțe cinetice moleculare sunt determinate pe baza unui model fizic al unui gaz ideal, în care sunt realizate următoarele ipoteze:
- volumul particulelor de gaz este egal cu zero (adică, diametrul moleculelor este neglijabil în comparație cu distanța medie dintre ele) [1];
- puls este transmis numai în timpul coliziunii (adică forțele de atracție dintre moleculele nu sunt capturate și forțele repulsive apar numai în timpul coliziunii);
- energia totală a particulelor de gaz este constantă (adică nu există nici un transfer de energie datorită transferului de căldură sau radiație)
În acest caz, particulele de gaz se mișcă independent, presiunea gazului pe perete este suma impulsuri pe unitatea de timp transferate în coliziune a particulelor cu energia de perete - suma energiilor particulelor de gaz. Proprietățile ecuației gazului ideal descrie Mendeleev - Clapeyron
în care - presiunea, - concentrația particulelor. - constanta Boltzmann. - temperatura absolută.
Distribuția de echilibru a particulelor unei condiții ideale de gaze clasice descrise de distribuție Boltzmann.
unde - numărul mediu de particule în stare th cu energie, iar constanta este determinată de condiția de normalizare:
unde - numărul total de particule.
în cazul în care - constanta universală a gazelor. - căldura specifică molară la presiune constantă, - căldura specifică molară la volum constant.
Quantum gaz ideal Editare
Scăderea temperaturii și creșterea densității gazului poate conduce la o situație în care distanța medie dintre particule devine comparabilă cu lungimea de undă de Broglie a particulelor, ceea ce conduce la trecerea de la clasic la gaz ideal cuantice (vezi. Un gaz degenerat). Într-un astfel de caz, comportamentul gazului depinde de particulele de spin în cazul jumătate-integral de spin (fermioni) acționează Perspectivele Fermi - Dirac (Fermi-gaz) în cazul spinului integrale (bozonilor) - statistici Bose - Einstein (Bose-gaz).
Pentru fermioni acționează principiul Pauli. interzice două fermioni identici să fie în aceeași stare cuantică. Prin urmare, la zero absolut pulseaza particule și, în consecință, presiunea și densitatea Fermi energia gazului diferit de zero și proporțională cu numărul de particule pe unitatea de volum. Există o limită superioară de putere, care poate avea de gaz Fermi de particule de la zero absolut (energia Fermi). Dacă energia mișcării termice a particulelor Fermi-gaz este semnificativ mai mică decât energia Fermi, această condiție se numește un gaz degenerat.
O caracteristică a Fermi-gaz este dependența foarte slabă a presiunii asupra temperaturii în cazul nonrelativista, presiunea din relativistă -.
Asa cum nu bozonilor Pauli principiu se răspândește se obține atunci când temperatura Bose-gaz sub o temperatură de tranziție unele bosoni la cel mai scăzut nivel de energie cu zero, impuls, adică Bose condensare obrazovvanie - Einstein. Deoarece presiunea gazului este egală cu suma impulsurilor particulelor transmise de perete pe unitatea de timp, când presiunea gazului Bose depinde numai de temperatura.
Exemple Bose-gaz sunt diferite tipuri de gaze cvasiparticulelor (excitație slabă) în solide și lichide. superfluid heliu II component condensat Bose - perechi de electroni Einstein Cooper cu superconductivitatea. Un exemplu de ultra gaz Bose-foton este gaz.
Note Editare
- ↑ dinamica gazelor rarefiate Kogan M. N. (teoria cinetică. M. 1967)