Идеал газ және нақты газ
Газ – зат бар күйлердің бірі. Оның қатты және сұйық заттардан қарама-қайшы қасиеттері бар. Газдардың реттілігі жоқ және олар кез келген берілген кеңістікті алады. Олардың мінез-құлқына температура, қысым, т.б. сияқты айнымалылар қатты әсер етеді.
Идеал газ дегеніміз не?
Идеал газ - бұл теориялық тұжырымдама, біз оны зерттеу мақсатында қолданамыз. Газдың идеалды болуы үшін олар келесі сипаттамаларға ие болуы керек. Егер олардың біреуі жоқ болса, онда газ идеалды газ болып саналмайды.
• Газ молекулалары арасындағы молекулааралық күштер шамалы.
• Газ молекулалары нүктелік бөлшектер ретінде қарастырылады. Демек, газ молекулалары алатын кеңістікпен салыстырғанда, молекулалардың көлемі шамалы.
Қалыпты газ тәрізді молекулалар кез келген берілген кеңістікті толтырады. Сондықтан үлкен кеңістікті ауа алып жатқанда, газ молекуласының өзі кеңістікпен салыстырғанда өте аз болады. Сондықтан газ молекулаларын нүктелік бөлшектер ретінде қабылдау белгілі бір дәрежеде дұрыс. Дегенмен, айтарлықтай көлемі бар кейбір газ молекулалары бар. Дыбыс деңгейін елемеу бұл жағдайларда қателер береді. Бірінші болжамға сәйкес, газ молекулалары арасында молекулааралық өзара әрекеттесу жоқ екенін ескеру керек. Алайда, шын мәнінде, олардың арасында кем дегенде әлсіз өзара әрекеттесулер бар. Бірақ, газ молекулалары тез және кездейсоқ қозғалады. Сондықтан олардың басқа молекулалармен молекулааралық өзара әрекеттесуіне уақыттары жетпейді. Сондықтан, осы бұрыштан қараған кезде, бірінші болжамды да қабылдау біршама дұрыс. Идеал газдарды теориялық деп айтсақ та, оны 100% шындық деп айта алмаймыз. Газдар идеалды газ ретінде әрекет ететін жағдайлар бар. Идеал газ үш айнымалымен, қысыммен, көлеммен және температурамен сипатталады. Келесі теңдеу идеал газдарды анықтайды.
PV=nRT=NkT
P=абсолютті қысым
V=том
n=моль саны
N=молекулалар саны
R=әмбебап газ тұрақтысы
T=абсолютті температура
K=Больцман тұрақтысы
Шектеулер болса да, біз жоғарыдағы теңдеудің көмегімен газдардың әрекетін анықтаймыз.
Нақты газ дегеніміз не?
Жоғарыда келтірілген екі немесе екеуінің біреуі жарамсыз болса, бұл газдар нақты газдар деп аталады. Біз нақты газдарды табиғи ортада кездестіреміз. Нағыз газ өте жоғары қысымда идеалды күйден өзгереді. Өйткені, өте жоғары қысым түсіргенде, газ толтырылған көлем өте аз болады. Содан кейін кеңістікпен салыстырғанда біз молекуланың өлшемін елемеуге болмайды. Сонымен қатар идеал газдар өте төмен температурада нақты күйге келеді. Төмен температурада газ молекулаларының кинетикалық энергиясы өте төмен. Сондықтан олар баяу қозғалады. Осыған байланысты газ молекулалары арасында молекулааралық өзара әрекеттесу болады, біз оны елемеуге болмайды. Нақты газдар үшін жоғарыда келтірілген идеал газ теңдеуін пайдалана алмаймыз, өйткені олар басқаша әрекет етеді. Нақты газдарды есептеу үшін күрделірек теңдеулер бар.
Идеал және нақты газдардың айырмашылығы неде?
• Идеал газдарда молекулааралық күштер болмайды және газ молекулалары нүктелік бөлшектер ретінде қарастырылады. Ал нақты газ молекулаларының көлемі мен көлемі бар. Одан әрі олардың молекулааралық күштері бар.
• Идеал газдарды іс жүзінде табу мүмкін емес. Бірақ газдар белгілі бір температура мен қысымда осылай әрекет етеді.
• Газдар жоғары қысымда және төмен температурада нақты газ ретінде әрекет етеді. Нағыз газдар төмен қысымда және жоғары температурада идеалды газ ретінде әрекет етеді.
• Идеал газдар PV=nRT=NkT теңдеуімен байланысты болуы мүмкін, ал нақты газдар мүмкін емес. Нақты газдарды анықтау үшін әлдеқайда күрделі теңдеулер бар.
