Газ

Газ, йәки газ хәлендәге торош (нидерл. gas һүҙенән, бор. грек. χάος (háos) һүҙенә барып тоташа) — матдәнең дүрт төп агрегат хәленең береһе, газ уны төҙөүсе өлөшсәләр (молекулалар, атомдар йәки иондар) араһындағы бик көсһөҙ бәйләнештәр, шулай уҡ уларҙың ныҡ хәрәкәтсән булыуы менән характерлана. Газ өлөшсәләре бәрелештәр аралығында ирекле һәм тәртипһеҙ хәрәкәт итәләр, бәрелешкәндән һуң уларҙың хәрәкәт характеры ҡырҡа үҙгәрә^[1].

Был терминдың башҡа мәғәнәләре лә бар, ҡарағыҙ: Газ (значения).

Газы «ошонда йүнәлтелә»; шулай уҡ ҡарағыҙ башҡа мәғәнәләре.

Газ
Меньше чем	шыйыҡса
Газ Викимилектә

NO₂ газы

Тотороҡло шыйыҡ йәки ҡаты агрегат хәле булған матдәләрҙең газын пар тип атайҙар. Реаль газ, үҙсәнлектәре идеаль газдың үҙсәнлектәренән бик айырылмаған ныҡ үтә ҡыҙҙырылған пар ул. Ошоноң менән бәйле парҙарҙың һәм реаль газдарҙың термодинамик һүрәтләнешендә ике торошто ғына айырып ҡарарға кәрәк — туйынған парҙар (ике фазалы системалар) һәм үтә ҡыҙҙырылған парҙар — (бер фазалы газ хәлендәге торош)^[2]. Реаль газ төшөнсәһенең икенсе билдәләмәһе лә бар, ул матдәнең газ хәлендәге торошоноң туйынған парҙан алып үтә ныҡ ҡыҙҙырылған һәм ныҡ һирәкләнгән бөтә диапазонын үҙ эсенә ала.

Шыйыҡлыҡтар кеүек үк, газдар ағыусан һәм деформацияға ҡаршылыҡ күрһәтәләр. Шыйыҡлыҡтарҙан айырмалы рәүештә, газдарҙың билдәле бер күләме юҡ, ә бирелгән бөтә күләмде (мәҫәлән, һауыттың) биләй. Планетар масштабта газды атмосферала гравитация тотоп тора.

Газ хәле — йыһанда матдәнең иң таралған агрегат хәле (йондоҙ-ара матдә, томанлыҡтар, йондоҙҙар, планеталар атмосфераһы һәм башҡа шулар). Газ һәм газ ҡатнашмалары химик үҙенсәлектәре буйынса күп төрлө — инерт газдарҙан алып шартлатҡыстарға тиклем. «Газ» төшөнсәһе атомдар һәм молекулалар йыйылмаһына ғына түгел, ә башҡа элементар квант өлөшсәләренә (йәғни квант системаһына) — фотондар, электрондар, броун өлөшсәләре йыйылмаһына, шулай уҡ плазмаға тарала.

Шыйыҡлыҡты парға әйләндереү өсөн, уны йылытыу мотлаҡ түгел. Бейеккә мендереп атмосфера баҫымын кәметергә, йәки вакуумлаштырырға мөмкин.

Ҡайһы бер айырым осраҡтар

• Идеаль газ — молекулалар араһындағы тәьҫир итешеү парлы бәрелешеүҙәрҙән торған газ, шуның менән бергә молекулалар араһындағы бәрелешеү ваҡыты бәрелешеүҙәр араһындағы уртаса ваҡыттан күпкә әҙ. Идеаль газ молекуляр физиканың иң ябай модель объекты булып тора. Классик (феноменологик) термодинамикала идеаль газ — гипотетик, тәбиғәттә булмаған газ, ул ${\displaystyle PV=\nu \;RT}$ газ торошоноң Клапейрон — Менделеев тигеҙләмәһенә теүәл буйһоноусы газ.
• Реаль газ — матдәнең (ябай есемдең) агрегат хәле. Реаль газдарҙың ҡуйырыу температураһынан алыҫ шарттарҙа торошо (үтә ҡыҙҙырылған парҙар) Клапейрон тигеҙләмәһе менән етерлек теүәл һүрәтләп бирелә, ә ҡуйырыуға яҡын шарттарҙа, молекулаларҙың тәьҫирләшеү көсөн иҫәпкә алмау мөмкин булмай башлағанда, Клапейрон— Менделеев тигеҙләмәләре урынына яҡынса эмпирик һәм ярым эмпирик тигеҙләмәләр ҡулланыла. Иң ябай һәм киң таралған тигеҙләмә булып Ван-дер-Ваальс тигеҙләмәһе тора. Реаль газ тигеҙләмәһен теоретик ысул менән сығарырға маташыуҙарҙың күп миҫалдары билдәле. Америка физигы Д. Майер һәм совет математигы Н. Боголюбов статистик физика ысулдары ярҙамында реаль газ торошо тигеҙләмәһен, температураның ғына функциялары булған вириаль коэффициенттар ингән дөйөм күренештә сығаралар. Вириаль коэффициенттарҙы теоретик ысулдар ярҙамында асыҡлап булмай, улар эксперименталь мәғлүмәттәр ярҙамында асыҡланырға тейеш^[3].
• Ван-дер-Ваальс газы — Ван-дер-Ваальс тигеҙләмәһен теүәл ҡәнәғәтләндергән, идеаллаштырылған газ. Был газдың мөһим үҙсәнлеге булып был ябай моделдә газ — шыйыҡлыҡ фаза күсешенең булыуы тора.
• Өлөшләтә йәки тулыһынса ионлашҡан газ плазма (ҡайһы берҙә артабанғы агрегат хәл) тип атала.
• Шулай уҡ техникала һәм көнкүрештә нигеҙен метан газы тәшкил иткән тәбиғи газды ҡыҫҡаса газ тип атайҙар.

Этимологияһы

«Газ» һүҙе (нидерл. gas) XVII быуат башында Фламанд тәбиғәт фәндәре белгесе Я. Б. ван Гельмонт тарафынан үҙе алған «үле һауаны» (углекислый газды) тамғалау өсөн уйлап сығарыла. Я. И. Перельман әйтеүенсә, Гельмонт шулай тип яҙған: «Бындай парҙы мин газ тип атаным, сөнки ул боронғоларҙың хаосынан айырылмай тиерлек»^[4].

Немец теленән алынған gasen «ҡайнау» һүҙенең тәьҫире булыуы ла мөмкин.

Рәсәйҙә газдарҙы атау өсөн М. В. Ломоносов «һығылыусан шыйыҡлыҡтар» терминын ҡуллана, ләкин ул үҙләшеп китмәй.

Физик үҙсәнлектәре

Макроскопик характеристикалары

Газдарҙың күпселеген туранан-тура беҙҙең һиҙеү органдары ярҙамында күҙәтеү ҡатмарлы йәки мөмкин түгел, улар дүрт физик үҙсәнлектәре йәки макроскопик характеристикалары: баҫым, күләм, өлөшсәләр миҡдары (химиктар мольде ҡуллана) һәм температура ярҙамында тасуирлана. Был дүрт характеристика Роберт Бойль, Жак Шарль, Джон Дальтон, Гей-Люссак һәм Амедео Авогадро кеүек ғалимдар тарафынан электән төрлө газдар өсөн төрлө шарттарҙа күп тапҡыр тикшерелә. Уларҙы ентекләп өйрәнеү һөҙөмтәһендә, был үҙсәнлектәр араһында, идеаль газ торошо тигеҙләмәһе менән күрһәтелгән математик бәйләнеш урынлаштырырға мөмкин була.

Газдың төп үҙенсәлеге булып, уның үҙенә бирелгән бөтә арауыҡты тултырыуы тора. Газдар һәр ваҡыт буталалар. Газ — изотроп матдә, йәғни уның үҙсәнлектәре йүнәлешкә бәйле түгел. Тартылыу көсөн иҫәпкә алмаҫҡа мөмкин булған, йәки улар башҡа көстәр менән тигеҙләшкән осраҡтарҙа, баҫым газдың бөтә нөктәләрендә лә бер төрлө (см. Паскаль законы).

Тартыу көсө ҡырында тығыҙлыҡ һәм баҫым һәр нөктәлә бер төрлө түгел, барометрик формула буйынса бейеклек артыу менән кәмей. Ярашлы рәүештә, тартыу көсө ҡырында газдарҙың ҡатышмаһы ла бер төрлө булмай башлай. Ауыр газдар аҫҡараҡ төшәләр, ә еңелерәктәре — өҫкә күтәреләләр. Тартыу көсө ҡырында, газға сумдырылған теләһә ниндәй есемгә, Архимед көсө тәьҫир итә ^[5], ул еңел газдар йәки эҫе һауа тултырылған һауа шарҙары һәм башҡа һауала йөҙөүсе аппараттарҙың осоуы өсөн ҡулланыла.

Газ ныҡ ҡыҫылыусан — баҫым артҡанда уның тығыҙлығы арта. Температураһы күтәрелгәндә газдар киңәйәләр. Ҡыҫҡанда газ, әгәр уның температураһы критик температуранан кәмерәк булһа, шыйыҡ хәлгә күсергә мөмкин. Критик температура конкрет газдың характеристикаһы булып тора һәм уның молекулалары араһында тәьҫир итешеү көсөнә бәйле. Шулай, мәҫәлән, гелий газын 4,2 К-дан кәмерәк температурала ғына шыйығайтырға була.

Һыуытҡанда шыйыҡ фазаны урап, ҡаты есемгә әйләнеүсе газдар бар. Шыйыҡлыҡтың газ хәленә күсеүе парға әйләнеү тип атала, ә ҡаты есемдең туранан-тура газға әйләнеүе — сублимация тип атала.

Шыйыҡлыҡ һәм газ хәлендә булыуы

Температура һәм баҫымдың билдәле бер киңлегендә (диапазонында) бер үк матдәнең газы һәм шыйыҡлығы тигеҙләшкән ике фазалы система рәүешендә бергә булырға мөмкиндәр. Шыйыҡлыҡ өҫтөндәге газды туйынған пар тип атайҙар.

Микроскопик характеристикалары

Әгәр газды ҡеүәтле микроскоп аҫтында күҙәтеп булған булһа, билдәле формаһы һәм күләме булмаған, тәртипһеҙ (хаотик) хәрәкәттә булған өлөшсәләр (молекулалар, атомдар һәм башҡалар) йыйылмаһын күрергә мөмкин булыр ине. Газдың был нейтраль өлөшсәләре, бер-береһе менән йәки һауыттың стенаһы менән бәрелешкәндә генә йүнәлештәрен үҙгәртәләр. Әгәр был тәьҫирләшеүҙәр (бәрелештәр) абсолют һығылыусан тип уйлағанда, был матдә реаль газдан идеаль газға әүерелә. Газға микроскопик ҡараш күҙлегенән ҡарағанда, был өлөш молекуляр-кинетик теория менән тасуирлана. Был теорияла ятҡан бөтә таяныс шарттарҙы кинетик теорияның «Төп постулаттары» бүлегендә табырға мөмкин.

Газ молекулаларының йылылыҡ хәрәкәте

Төп мәҡәлә: Йылылыҡ хәрәкәте

Газ молекулаларының йылылыҡ хәрәкәтенең мөһим һыҙаты булып — хәрәкәттең тәртипһеҙлеге (хаотик булыуы) тора. Молекулалар хәрәкәтенең өҙлөкһөҙ характерҙа булыуының эксперименталь иҫбатланышы булып диффузия һәм броун хәрәкәте тора.

Диффузия — бер матдә молекулаларының икенсе матдәгә үҙенән үҙе үтеп инеү күренеше. Матдәләрҙең үҙ-ара диффузияһы һөҙөмтәһендә, улар биләгән күләмдең бөтә өлкәләрендә лә уларҙың концентрацияһының яйлап тигеҙләшеүе бара. Диффузия процесының тиҙлеге матдәнең төрөнә һәм температураһына бәйле икәне асыҡланған.

Молекулалар хәрәкәтенең хаотик булыуын дәлилләүсе иң ҡыҙыҡлы күренештәрҙең береһе, броун хәрәкәте, ул газда үлсәнеш хәлендә булған матдә өлөшсәләренең йылылыҡ хәрәкәте рәүешендә сағыла. Был күренеште 1827 йылда тәүге тапҡыр Р. Броун күҙәткән, күренеш уның исеме менән аталған. Бындай өлөшсәләр хәрәкәтенең тәртипһеҙлеге газ молекулаларының өлөшсәгә төрлө яҡтан импульс тапшырыуының осраҡлы характерҙа булыуы менән аңлатыла. Өлөшсә ни тиклем бәләкәйерәк һәм системаның температураһы ни тиклем юғарыраҡ булһа, броун хәрәкәте шул тиклем нығыраҡ беленә. Температураға бәйле булыу, температура артыу менән молекулаларҙың хаотик хәрәкәтенең тиҙлеге артыуын дәлилләй, тап шуның өсөн уны йылылыҡ хәрәкәте тип атайҙар.

Авогадро законы

Авогадро законы — теләһә ниндәй газдарҙың бер тигеҙ күләмендә, баҫым һәм температура бер үк булғанда, молекулаларҙың һаны тигеҙ.

Был закон итальян ғалимы Амедео Авогадро тарафынан 1811 йылда химия буйынса тәжрибәләр нигеҙендә асылған. Закон ныҡ ҡыҫылмаған газдарға (мәҫәлән, атмосфера баҫымы аҫтындағы газдарға) ҡағыла. Ныҡ ҡыҫылған газдар осрағында уны дөрөҫ тип иҫәпләп булмай. Авогадро законы, билдәле бер температурала газдың баҫымы берәмек күләмдәге газ молекулаларының һанына ғына бәйле булыуын, ә ниндәй молекулалар икәненә бәйле булмауын аңлата.

Үҙенең молекуляр массаһына тигеҙ булған граммдарҙағы матдә миҡдары, грамм-молекула йәки моль тип атала. Әйтелгәндәрҙән сығып, төрлө матдәләрҙең молдәрендә бер үк һанда молекула бар. «Авогадро һаны» исеме алған бер моль матдәләге молекулалар һаны, мөһим физик дәүмәл булып тора. ГОСТ 3651.2-97 буйынса, Авогадр даимиһы ҡиммәте:

N_A = 6,0221367 · 10²³ ± 0,0000036 · 10²³ моль⁻¹ тип ҡабул ителгән.

Авогадро һаны, CODATA−2010 мәғлүмәте буйынса,

N_A = 6,02214129 · 10²³ ± 0,00000027 · 10²³ моль⁻¹-гә тигеҙ

Авогадро даимиһын асыҡлау өсөн күп һанда һәм төрлө тикшеренеүҙәр (броун хәрәкәтен, электролиз күренешен һәм башҡалар) эшләнә, улар етерлек берҙәм һөҙөмтәгә килтерәләр һәм матдәнең молекуляр төҙөлөшөнөң ысын булыуының асыҡ дәлиле булып торалар.

Кинетик теория

Кинетик теория газдарҙың молекуляр төҙөлөшөн һәм молекулалар хәрәкәтен ҡарап, уларҙың макроскопик үҙсәнлектәре тураһында төшөнсә бирә. Импульс һәм кинетик энергия билдәләмәһенән башлап, импульс һаҡланыу законын һәм геометрик бәйлелектәрҙе ҡулланып, системаның макроскопик үҙсәнлектәрен (температура һәм баҫым) микроскопик үҙсәнлектәре (бер молекуланың кинетик энергияһы) менән бәйләп була.

Кинетик теория, атом төшөнсәһенән сығып, термодинамик күренештәрҙе аңлата. Теория, йылылыҡ бик күп һандағы микроскопик өлөшсәләрҙең (атомдар һәм молекулаларҙың) хаотик хәрәкәте эҙемтәһе булып тороуын постулат итеп ала. Теория газ системаһы тышҡы тәьҫиргә нисек яуап биреүен аңлата. Мәҫәлән, газ абсолют нулдән (был ваҡытта уның (классик) өлөшсәләре абсолют хәрәкәтһеҙ) башлап йылынғанда, өлөшсәләрҙең тиҙлеге уның температураһы күтәрелеү менән арта. Был уларҙың ваҡыт берәмеге эсендә юғары тиҙлек иҫәбенә һауыт стенаһы менән күп һанда бәрелешеүенә килтерә. Бәрелешеүҙәр һаны артыу менән уларҙың һауыт стенаһына тәьҫире арта, уға пропорциональ рәүештә баҫым да арта.

Кинетик теория ҡағиҙәләренән сығып газ закондарының уңышлы аңлатылыуы, тәбиғәттә матдәләрҙең атом төҙөлөшөн раҫлаусы факторҙарҙың береһе булып тора. Хәҙерге заман физикаһында молекуляр-кинетик теория статистик механиканың состав өлөшө итеп ҡарала.

Газдарҙа электр тогы

Газдар — бик насар үткәргестәр, ләкин ионлаштырылған торошта газ электр тогын үткәрергә һәләтле^[6]. Газдың үткәреүсәнлегенең көсөргәнешкә бәйлелеге һыҙыҡлы түгел, сөнки ионлашыу дәрәжәһе ҡатмарлы закон буйынса үҙгәрә. Газды ионлаштырыуҙың төп ысулдары ике: термик ионлаштырыу һәм электр разряды менән ионлаштырыу. Бынан тыш, үҙ-аллы электр разряды бар (миҫал — йәшен).

Термик ионлаштырыу — атомдарға электронды ядронан айырып алырға етерлек кинетик энергия биреү һәм газдың температураһы күтәрелеү һөҙөмтәһендә артабан ионлашыуы һәм газ атомдарының, уларҙың кинетик энергияһына әүерелгән бәрелешеүҙәргә килтергән йылылыҡ хәрәкәте. Газдарҙы ионлаштырыу өсөн кәрәк булған температура бик юғары (мәҫәлән, водород өсөн был күрһәткес 6000 К тәшкил итә). Газдарҙы ионлаштырыуҙың был төрө башлыса тәбиғәттә таралған. Әгәр газдың эске электр ҡырының ҡеүәте ниндәйҙер сик ҡиммәтенән артһа, түбән температурала ла газ шулай уҡ, электр тогын үткәрә ала. Был осраҡта сик ҡиммәте — электр ҡыры тәьҫиренән электрондың атом ионлашһын өсөн кәрәк булған кинетик энергия алыуы. Артабан электрондар электр ҡырында яңынан ионлашыу өсөн тиҙлеген арттыралар һәм ике атомды ионлаштыралар һәм шулай артабан — процесс сылбырлы булып китә. Һуңғы сиктә бөтә ирекле электрондар ҙа ыңғай электродҡа, ыңғай иондар — тиҫкәре электродҡа барып етәләр. Ионлашыуҙың бындай тибы башлыса сәнәғәттә таралған.

Катодты ток көсө ҙур булған электр разряды менән йылытҡанда, ул электрондарҙың катодтан йылылыҡ электрон эмиссияһы (есемдәрҙең йылытыуҙан, ток тәьҫиренән электрондарҙы, иондарҙы һауаһыҙ бушлыҡҡа йәки газ мөхитенә бүлеп сығарыуы) дәрәжәһенә тиклем йылына (дуға разряды).

Күсеү процесстары

Газ өсөн үҙдиффузияның юғары коэффициенты хас.

Газдарҙың йылылыҡ үткәреүсәнлеге бәләкәй, сөнки энергия молекуланан молекулаға һирәк бәрелешеүҙәр һөҙөмтәһендә тапшырыла. Йөндөң һәм мамыҡтың, күләменең күп өлөшө һауа менән тулған материалдарҙың яҡшы йылылыҡ һаҡлау үҙсәнлеге ошоноң менән аңлатыла. Ләкин газдарҙа йылылыҡ тапшырыуҙың икенсе механизмы эшләй — конвекция.

Ҡыҫылыусанлыҡ

Ҡыҫылыусанлыҡ (z) — ул газдың сағыштырма күләменең моляр массаһы шундай уҡ булған идеаль газдың сағыштырма күләменә бүлендеге. Ҡағиҙә булараҡ, был һан берәмектән саҡ ҡына бәләкәй, шуның менән бергә туйыныу һыҙығына яҡын булғанда һәм ҡатмарлы органик газдар, мәҫәлән, метан өсөн стандарт шарттарҙа, берәмектән һиҙелерлек айырыла ${\displaystyle z=0,9981}$^[7].

Ҡыҫылыусанлыҡ коэффициентын бер нисә ысул менән иҫәпләргә мөмкин:

• модификациялау ысулы NX19 мод ярҙамында;
• торошоноң модификацияланған тигеҙләмәһе GERG-91 мод ярҙамында;
• AGA8-92DC торош тигеҙләмәһе ярҙамында;
• ВНИЦ СМВ торош тигеҙләмәһе ярҙамында.

Йылылыҡ һыйҙырыусанлығы

Газдың йылы һыйышлығы унда барған процесс характерына ныҡ бәйле. Йышыраҡ изобар йылы һыйышлығы ${\displaystyle c_{p}}$ һәм изохор йылы һыйышлығы ${\displaystyle c_{v}}$ ҡулланыла; идеаль газ өсөн ${\displaystyle c_{p}=c_{v}+R}$.

Йылы үткәреүсәнлек

Газдарҙың йылы үткәреүсәнлеге — матдә күсермәйенсә, йылылыҡ энергияһын газ өлөшсәләренең бәрелеше һөҙөмтәһендә йүнәлешле күсереү күренеше.

Һуҙылыусанлыҡ

Шыйыҡлыҡтарҙан айырмалы рәүештә, газдарҙың кинематик һуҙылыусанлығы температура үҫеү менән арта, шулай ҙа динамик һуҙылыусанлыҡ өсөн бәйлелек әҙерәк беленә. Шулай уҡ баҫым артыу менән һуҙылыусанлыҡ арта.

Прандтль һаны

Прандтль һаны (кинематик һуҙылыусанлыҡтың йылы үткәреүсәнлеккә) сағыштырмаһы ${\displaystyle \mathrm {Pr} ={\nu \over a}={\mu c_{p} \over \lambda }}$ газдар өсөн ғәҙәттә берәмектән бер аҙ бәләкәй.

Газдың ябайлаштырылған моделдәре

Торош тигеҙләмәһе (газдар өсөн) тип газ үҙсәнлектәрен яҡынса тасуирлау йәки моделләштереү өсөн ҡулланылған математик моделде күҙ уңында тоталар. Хәҙерге ваҡытта, бөтә газдарҙың теләһә ниндәй шарттарҙа үҙсәнлектәрен теүәл әйтеп бирә алған берҙәм торош тигеҙләмәһе юҡ. Шуға күрә билдәле бер температуралар һәм баҫымдар диапазонында конкрет газдар өсөн күп һанда теүәл торош тигеҙләмәләре эшләнгән. Газдарҙың йышыраҡ ҡулланылған математик моделдәре — «идеаль газ» һәм «реаль газ» моделдәре.

Идеаль газ

Идеаль газ — молекулаларын материаль нөктәләр тип һанарға мөмкин булған, ә молекулалар араһындағы тартылыу һәм этәрелеү көстәрен иҫәпкә алмаҫҡа мөмкин булған газ ул. Тәбиғәттә ундай газ юҡ, ләкин баҫымы 200 атмосферанан ҙур булмаған һәм бик түбән булмаған температуралы реаль шыйығайтылған газдар үҙсәнлектәре буйынса идеаль газға яҡын торалар, сөнки бындай шарттарҙа молекулалар араһындағы алыҫлыҡ уларҙың үлсәменән күпкә ҙур. Феноменологик термодинамика күҙлегенән идеаль газ (билдәләмә буйынса) гипотетик тип атала, тәбиғәттә булмаған, газ торошоноң Клапейрон — Менделеев тигеҙләмәһе: ${\displaystyle PV=\nu \,RT}$ теүәл үтәлгән газ

Идеаль газдың өс төрөн айырып ҡарайҙар:

1. Классик идеаль газ йәки Максвелл — Больцман газы.
2. Идеаль квант Бозе газы (бозондарҙан тора).
3. Идеаль квант Ферми газы (фермиондарҙан тора).

Идеаль газдыҡ эске энергияһы түбәндәге тигеҙләмә менән бирелә:

${\displaystyle U={\hat {c}}_{V}nRT={\hat {c}}_{V}NkT,}$

бында

${\displaystyle {\hat {c}}_{V}}$ константа (мәҫәлән, бер атомлы газ өсөн 3/2-кә тигеҙ),

${\displaystyle U}$ — эске энергия (Дж),

${\displaystyle P}$ — баҫым (Па),

${\displaystyle V}$ — күләм (м³),

${\displaystyle n}$ — матдә миҡдары (моль),

${\displaystyle R}$ — универсаль газ даимиһы (Дж/(моль·К)),

${\displaystyle T}$ — абсолют температура (К),

${\displaystyle N}$ — молекулалар һаны,

${\displaystyle k}$ — Больцман даимиһы (Дж/К).

Реаль газ

Реаль газ Изотермалары (схема)

Синие — изотермы при температуре ниже критической. Зелёные участки на них — метастабильные состояния.

Участок левее точки F — нормальная жидкость.
Точка F — точка кипения.
Прямая FG — коннода, то есть изотерма равновесия жидкой и газовой фаз внутри двухфазной области.
Участок FA — перегретая жидкость.
Участок F′A — растянутая жидкость (p<0).
Участок AC — аналитическое продолжение изотермы, физически невозможен.
Участок CG — переохлаждённый пар.
Точка G — точка росы.
Участок правее точки G — нормальный газ.
Площади фигуры FAB и GCB равны.

Красная — критическая изотерма.
K — критическая точка.

Голубые — сверхкритические изотермы

Реаль газ — ул молекулалары араһында молекула-ара тәьҫир итешеү көстәре булған газ.

Тәжрибә күрһәтеүенсә, идеаль газдарҙың закондары реаль газдар өсөн критик температуранан ҙурыраҡ температураларҙа ғына юғары теүәллек менән үтәләләр. Баҫым артҡанда һәм температура критик температуранан кәмегәндә, бөтә реаль газдарҙың үҙ-үҙен тотошонда һиҙелерлек тайпылыш күҙәтелә. Реаль газдарҙың тышҡы көстәрҙән бәйлелеге идеаль газға ҡарағанда һиҙелерлек бәләкәй. Реаль газдар ҡуйыралар, ә идеаль газ торошо тигеҙләмәһе матдәнең газ хәленән шыйыҡ хәлгә күсеүен аңлата алмай^[8].

Молекула-ара тәьҫир итешеү көстәре — ҡыҫҡа аралыҡта тәьҫир итеүсе көстәр, йәғни R ≤ 10⁻⁹ алыҫлығында ғына һиҙеләләр һәм алыҫлыҡ артыу менән бик тиҙ кәмейҙәр.

Молекула-ара тәьҫир итешеү көстәре, молекулалар араһындағы алыҫлыҡҡа бәйле, тартылыу көстәре йәки этәрелеү көстәре булырға мөмкин. Молекулаларҙың тартылыу көстәрен Ван-дер-Ваальс көстәре тип атайҙар. Һүрәттән күренеүенсә, молекулалар араһында ҙур алыҫлыҡтар өсөн, газдың тығыҙлығы бәләкәй булғанда, Ван-дер-Ваальс көстәре молекулалар араһындағы тәьҫир итешеү характерын дөрөҫ әйтеп бирәләр. Кәкренең, молекула-ара этәрелеүгә ярашлы өлөшө Ван-дер-Ваальс моделендә кәкренең ыңғай өлөшөнә тап килә. Был участкала r ≤ d булғанда U (r) → ∞ , йәғни молекулаларҙың үҙәктәре r < d (d — молекуланың диаметры) алыҫлығына яҡыная алмайҙар. Дөйөм алғанда, пунктир менән һүрәтләнгән кәкре молекулаларҙың, улар араһында тартылыу көстәре тәьҫир иткән, парлы тәьҫир итешеүенең потенциаль энергияһын күрһәтә, ә этәрелеү көстәре ҡаты шарҙар моделенә ярашлы бәрелешкән осраҡта ғына беленә. 1873 йылда Ван-дер-Ваальс, реаль газдарҙың үҙсәнлектәренең Бойль-Мариотта законынан тайпылыуы сәбәптәрен анализлап, реаль газ торошоноң тигеҙләмәһен сығара, унда молекулаларҙың үҙ күләме һәм улар араһындағы тәьҫир итешеү көстәре иҫәпкә алынған. Ван-дер-Ваальс тигеҙләмәһенең аналитик аңлатмаһы газдың бер моле өсөн ошондай күренештә:

${\displaystyle \left(p+{\frac {a}{V_{\mu }^{2}}}\right)\left(V_{\mu }-b\right)=RT}$,

бында ${\displaystyle a}$ һәм ${\displaystyle b}$ коэффициенттарын Ван дер Ваальс даимилары тип атайҙар, улар матдәнең химик тәбиғәтенә, температураһына һәм баҫымына бәйле.

Массаһы ${\displaystyle m}$ булған ирекле миҡдарҙағы газ өсөн Ван-дер-Ваальс тигеҙләмәһе ошондай күренештә:

${\displaystyle \left(p+{\frac {m^{2}}{\mu ^{2}}}{\frac {a}{V^{2}}}\right)\left(V-{\frac {m}{\mu }}b\right)={\frac {m}{\mu }}RT}$

Ван-дер-Ваальс тигеҙләмәһе реаль газ торошоноң яҡынса тигеҙләмәһе булып тора, шуның менән бергә төрлө газдар өсөн уның яҡынайыу дәрәжәһе төрлөсә. Реаль газ торошоноң күп һанда эмпирик һәм ярым эмпирик тигеҙләмәләре яҙылған (Бертло, Клаузиус — Клапейрон, Дитеричи, Редлих — Квонг, Камерлинг-Оннес тигеҙләмәләре һәм башҡалар). Ван-дер-Ваальс тигеҙләмәһе менән сағыштырғанда, константаларҙы күбәйтеү иҫәбенә был тигеҙләмәләрҙә практика менән яҡшыраҡ тап килеүгә өлгәшергә мөмкин. Ләкин Ван-дер-Ваальс тигеҙләмәһе, үҙенең ябайлығы һәм уға ингән ${\displaystyle a}$ һәм ${\displaystyle b}$ даимиларының физик йөкмәткеһе арҡаһында, реаль газдарҙың үҙен тотошон сифат яғынан анализлау өсөн иң таралған тигеҙләмә булып тора.

Шулай уҡ ҡарағыҙ

• Окраска и маркировка баллонов с газами
• Расширение паров вскипающей жидкости
• Термодинамическая фаза
• Выхлопные газы
• Горение и взрыв газа
• Гелиеметрия
• Список газов

Иҫкәрмәләр

1. Физическая Энциклопедия т. 1, 1988, с. 375
2. Белоконь Н. И., Основные принципы термодинамики, 1968, с. 78
3. Кириллин В. А. , Техническая термодинамика, 1983, с. 165
4. Перельман Я. И. ,Занимательная  физика, 1994, с. 109
5. Физическая Энциклопедия т. 1, 1988, с. 123
6. Элементарный учебник ;физики / Под ред. Ландсберг Г. С.. — Изд. 8-е. — М.: Наука, 1972. — Т. 2. — С. 230—268.
7. ГОСТ 30319.1-96. Газ природный. Методы расчета физических свойств. Определение физических свойств природного газа, его компонентов и продуктов его переработки.
8. Вукалович М. П., Техническая термодинамика, 1968, с. 190—192

Әҙәбиәт

• Физическая Энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская Энциклопедия, 1988. — Т. 1. — 704 с.
• Белоконь Н. И. Основные принципы термодинамики. — М.: Недра, 1968. — 112 с.
• Вукалович М. П. Техническая термодинамика. — М.: Энергия, 1968. — 496 с.
• Перельман Я. И. Занимательная физика. — Чебоксары: ТОО Арта, 1994. — Т. 2. — 272 с..
• Кириллин В. А. Техническая термодинамика. — 4-е. — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 416 с.

Һылтанмалар

• Тарифы на природный газ во всех регионах России 2009—2011 гг.
• Газ — статья в Физической энциклопедии
• Газоанализаторы — Анализаторы газов 2010 йыл 12 июнь архивланған.

Ҡалып:Состояния материи