Gazi ideal

Një gaz ideal është një gaz teorik i përbërë nga shumë pika materiale që lëvizin rastësisht, të cilat nuk i nënshtrohen ndërveprimeve ndërmjet grimcave . ^[1] Koncepti i gazit ideal është i dobishëm sepse i bindet ligjit të gazit ideal, një ekuacion i thjeshtuar i gjendjes dhe është i përshtatshëm për analizë sipas mekanikës statistikore . Kërkesa e ndërveprimit zero shpesh mund të relaksohet nëse, për shembull, ndërveprimi është krejtësisht elastik ose konsiderohet si përplasje pikash.

Në kushte të ndryshme të temperaturës dhe shtypjes, shumë gazra realë sillen cilësisht si një gaz ideal ku molekulat e gazit (ose atomet për gazin monoatomik ) luajnë rolin e pjesëzave ideale. Shumë gazra si azoti, oksigjeni, hidrogjeni, gazrat fisnikë, disa gazra më të rëndë si dioksidi i karbonit dhe përzierjet si ajri, mund të trajtohen si gaze ideale brenda tolerancave të arsyeshme ^[2] mbi një gamë të konsiderueshme parametrash rreth temperaturës dhe shtypjes standarde . Në përgjithësi, një gaz sillet më shumë si një gaz ideal në temperaturë më të lartë dhe shtypje më të ulët, ^[2] pasi energjia potenciale për shkak të forcave ndërmolekulare bëhet më pak e rëndësishme në krahasim me energjinë kinetike të grimcave dhe madhësia e molekulave bëhet më pak e rëndësishme në krahasim me hapësirat boshe midis tyre.

Një mol i një gazi ideal ka një vëllim prej 22.710 954 64... litrash (vlera e saktë bazuar në ripërcaktimin e vitit 2019 të njësive bazë SI ) ^[3] në temperaturë dhe shtypje standarde (një temperaturë prej 273,15 K dhe një shtypje absolute saktësisht 10 ⁵ Pa ).

Modeli ideal i gazit tenton të dështojë në temperatura më të ulëta ose shtypje më të larta, kur forcat ndërmolekulare dhe madhësia molekulare bëhen të rëndësishme. Ai gjithashtu dështon për shumicën e gazeve të rënda, të tilla si shumë ftohës, ^[2] dhe për gazet me forca të forta ndërmolekulare, veçanërisht avujt e ujit . Në shtypje të larta, vëllimi i një gazi të vërtetë shpesh është dukshëm më i madh se ai i një gazi ideal. Në temperatura të ulëta, shtypja e një gazi real shpesh është dukshëm më e vogël se ajo e një gazi ideal. Në një pikë të temperaturës së ulët dhe shtypjes së lartë, gazrat realë i nënshtrohen një kalimi fazor, si për shembull në një lëng ose një të ngurtë . Modeli i një gazi ideal, megjithatë, nuk përshkruan ose lejon kalimet fazore. Këto duhet të modelohen nga ekuacione më të ndërlikuara të gjendjes. Shmangia nga sjellja ideale e gazit mund të përshkruhet nga një madhësi pa dimensione, faktori i ngjeshjes, Z

Modeli i gazit ideal është eksploruar si në dinamikën e Njutonit (si në " teorinë kinetike ") dhe në mekanikën kuantike (si një " gaz në një kuti "). Modeli ideal i gazit është përdorur gjithashtu për të modeluar sjelljen e elektroneve në një metal (në modelin Drude dhe modelin e elektroneve të lira ), dhe është një nga modelet më të rëndësishme në mekanikën statistikore.

Ligji i gazit ideal

Ligji i gazit ideal është ekuacioni i gjendjes për një gaz ideal, i dhënë nga:$${\displaystyle PV=nRT}$$

Energjia e brendshme

Ekuacioni tjetër i gjendjes së një gazi ideal duhet të shprehë ligjin e dytë të Xhulit, që energjia e brendshme e një mase fikse të gazit ideal është një funksion vetëm i temperaturës së tij, me ${\displaystyle U=U(n,T)}$ . Për qëllimet e tanishme është e përshtatshme të postulohet një version shembullor i këtij ligji duke shkruar:

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

ku

• U është energjia e brendshme
• ĉV është kapaciteti specifik pa dimensione në një vëllim konstant, përafërsisht 3/2 për një gaz monoatomik, 5/2 për një gaz diatomik, dhe 3 për molekula jolineare nëse trajtojmë translacionet dhe rrotullimet në mënyrën klasike pa u futur në kontributet dridhëse kuantike .

1. Tuckerman, Mark E. (2010). Statistical Mechanics: Theory and Molecular Simulation (bot. 1st). fq. 87. ISBN 978-0-19-852526-4. {{cite book}}: Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
2. Cengel, Yunus A.; Boles, Michael A. (2001). Thermodynamics: An Engineering Approach (bot. 4th). McGraw-Hill. fq. 89. ISBN 0-07-238332-1. {{cite book}}: Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
3. "CODATA Value: molar volume of ideal gas (273.15 K, 100 kPa)". Marrë më 2023-09-01. {{cite web}}: Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)