Главная > Физика > Физика для средних специальных учебных заведений
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Глава 4. ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ. АБСОЛЮТНАЯ ТЕМПЕРАТУРА И ЕЕ СВЯЗЬ С ЭНЕРГИЕЙ МОЛЕКУЛ ГАЗА

§ 4.1. Идеальный газ.

При изучении явлений в природе и технике практически невозможно учесть все факторы, влияющие на ход того или иного явления. Однако из опыта всегда можно установить важнейшие из них. Тогда всеми другими факторами, не имеющими

решающего влияния на ход явления, можно пренебречь. На этой основе создается идеализированное (упрощенное) представление о таком явлении. Затем теоретически изучают ход явления в идеальных условиях, т. е. при действии только важнейших факторов. Созданная на этой основе модель явления помогает изучать реально происходящие процессы и предвидеть их ход в различных случаях. Рассмотрим одно из таких идеализированных понятий.

Выше говорилось (§ 3.1), что физические свойства газа определяются хаотическим движением его молекул, а взаимодействие молекул газа существенного влияния на его свойства не оказывает, причем это взаимодействие имеет характер столкновений, а притяжением молекул часто можно пренебречь. Силы отталкивания возникают при столкновении молекул на очень короткое время, и большую часть времени молекулы газа движутся как свободные частицы.

Это позволяет ввести понятие идеального газа, в котором силы притяжения между молекулами полностью отсутствуют и часто можно вообще не учитывать взаимодействия между молекулами, считая их совершенно свободными. Если такая модель газа приемлема, то свойства реальных газов не должны заметно зависеть от их природы. При невысоких давлениях и не очень низких температурах это действительно так.

Вспомним, что собственный объем молекул газа составляет ничтожную часть от объема, занятого газом (если газ не сильно сжат); это, кстати сказать, тоже соответствует тому, что природа молекул газа не влияет существенно на его свойства. Следовательно, молекулы идеального газа всегда должны иметь пренебрежимо малый объем по сравнению с общим объемом, занятым газом. В этом смысле молекулы одноатомного идеального газа можно представить в виде материальных точек, а молекулы многоатомного газа — в виде жестко связанных материальных точек.

Итак, под идеальным газом подразумевают такой газ, в котором можно пренебречь взаимодействием между молекулами, а молекулы принять за материальные точки. Поскольку молекулы идеального газа ни при каких условиях не притягиваются друг к другу, он должен оставаться в газообразном состоянии при любых внешних условиях.

Понятие идеального газа полезно в том отношении, что все реальные газы при небольших давлениях и не очень низких температурах подчиняются простым общим законам, в точности справедливым лишь для идеального газа. Изучение свойств идеального газа позволило сделать ряд теоретических выводов, углубляющих наши представления о явлениях природы.

При высоких давлениях молекулы реального газа сближаются настолько, что силы притяжения начинают играть заметную роль. Существенное влияние на поведение молекул в этих условиях оказывает и собственный объем молекул. Поэтому при высоких давлениях свойства реальных газов зависят от природы газа и существенно отличаются от свойств идеального газа. Это же относится и к реальным газам при низких температурах. По своим свойствам ближе

всего к идеальному газу подходят водород и гелий при не слишком больших давлениях и не очень низких температурах.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление