ก๊าซที่สมบูรณ์แบบ

เป็นที่รู้จักกันในชื่อสารทั้งหมดในธรรมชาติมี สถานะ ของตัวเอง รวม หนึ่งซึ่งเป็นก๊าซ อนุภาคส่วนประกอบ - โมเลกุลและอะตอม - ตั้งอยู่ในระยะห่างที่ดีจากแต่ละอื่น ๆ ในเวลาเดียวกันพวกเขาอยู่ในการเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่องฟรี สมบัตินี้แสดงให้เห็นว่าการปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคเกิดขึ้นเฉพาะในช่วงเวลาของการเข้าใกล้การเพิ่มความเร็วของโมเลกุลที่ปะทะกันและขนาดของมันอย่างรวดเร็ว สถานะแก๊สของสารนี้แตกต่างจากของแข็งและของเหลว

คำว่า "gas" ในภาษากรีกหมายถึง "ความสับสนวุ่นวาย" นี้อย่างสมบูรณ์ characterizes การเคลื่อนไหวของอนุภาคซึ่งเป็นจริงสุ่มและวุ่นวาย ก๊าซไม่ก่อให้เกิดพื้นผิวที่เฉพาะเจาะจงเติมเต็มปริมาณที่มีอยู่ทั้งหมดให้กับมัน สภาพของสารดังกล่าวเป็นส่วนใหญ่ในจักรวาลของเรา

กฎหมายที่กำหนดคุณสมบัติและลักษณะการทำงานของสารดังกล่าวเป็นสูตรที่ง่ายที่สุดและพิจารณาในตัวอย่างของสถานะที่ มีความหนาแน่นสัมพัทธ์ของ โมเลกุลและอะตอมต่ำ มันถูกเรียกว่า "ก๊าซอุดมคติ" ในนั้นระยะห่างระหว่างอนุภาคมีค่ามากกว่ารัศมีการปฏิสัมพันธ์ของแรงระหว่างโมเลกุล

ดังนั้นแก๊สที่เหมาะคือแบบจำลองทางทฤษฎีของสารที่ปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคเกือบจะขาดหายไปอย่างสิ้นเชิง สำหรับเขาเงื่อนไขต่อไปนี้ต้องมีอยู่:

1. โมเลกุลขนาดเล็กมาก

2. ไม่มีแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างพวกเขา

3. การชนเกิดขึ้นเนื่องจากการชนของลูกยางยืด

ตัวอย่างของสภาวะเช่นนี้คือก๊าซซึ่งความดันที่อุณหภูมิต่ำจะต้องไม่เกิน 100 เท่าของความดันบรรยากาศ พวกเขาอยู่ในอันดับที่ออก

แนวคิดเรื่อง "ก๊าซในอุดมคติ" ทำให้วิทยาศาสตร์สามารถสร้างทฤษฎีโมเลกุล - จลนศาสตร์ซึ่งข้อสรุปดังกล่าวได้รับการยืนยันแล้วในการทดลองหลายอย่าง ตามหลักคำสอนนี้ก๊าซในอุดมคติคือคลาสสิคและควอนตัม

ลักษณะของอดีตจะสะท้อนให้เห็นในกฎหมายของฟิสิกส์คลาสสิก การเคลื่อนไหวของอนุภาคในก๊าซนี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับแต่ละอื่น ๆ ความดันที่เกิดขึ้นบนผนังเท่ากับผลรวมของโมเมนตัมที่ถูกส่งโดยโมเลกุลแต่ละตัวในระหว่างการชน พลังงานของพวกเขาในผลรวมประกอบด้วยอนุภาคแต่ละตัว การทำงานของแก๊สในอุดมคติในกรณีนี้ถูกคำนวณโดยสมการ Clapeyron p = nkT ตัวอย่างที่เด่นชัดของเรื่องนี้คือกฎหมายที่ได้จากนักฟิสิกส์เช่น Boyle-Mariott, Gay-Lussac, Charles

ถ้าก๊าซอุดมคติลดอุณหภูมิหรือเพิ่มความหนาแน่นของอนุภาคให้มีค่ามากขึ้นสมบัติของคลื่นจะเพิ่มขึ้น มีการเปลี่ยนแปลงไปเป็นก๊าซควอนตัมซึ่ง ความยาวคลื่นของ อะตอมและโมเลกุลใกล้เคียงกับระยะห่างระหว่างกัน ที่นี่เราแยกแยะก๊าซอุดมคติได้สองประเภท:

1. คำสอนของ Bose และ Einstein: อนุภาคชนิดหนึ่งมีจำนวนเต็มหมุน

2. สถิติ Fermi และ Dirac: โมเลกุลอื่นที่มีการหมุนครึ่งหนึ่ง

ความแตกต่างระหว่างแก๊สอุดมคติแบบคลาสสิกกับควอนตัมหนึ่งคือแม้ในอุณหภูมิ 0 ศูนย์ค่าความหนาแน่นของพลังงานและความดันแตกต่างจากศูนย์ มีความหนาแน่นมากขึ้น ในกรณีนี้อนุภาคมีพลังงานมากที่สุด (อีกชื่อหนึ่งคือขอบเขต) จากมุมมองนี้ทฤษฎีของโครงสร้างของดาวจะพิจารณา: ในบรรดาของพวกเขาที่มีความหนาแน่นสูงกว่า 1-10 กก. / cm3 กฎหมายอิเล็กตรอนมีการออกเสียงอย่างชัดเจน และเมื่อเกิน 109 กิโลกรัม / cm3 สารจะเปลี่ยนเป็นเซลล์ประสาท

ในโลหะการใช้ทฤษฎีที่เป็นแก๊สในอุดมคติแบบคลาสสิกกลายเป็นควอนตัมช่วยให้สามารถอธิบาย คุณสมบัติโลหะของ สถานะของสสารได้มากที่สุด: ยิ่งหนาแน่นยิ่งกว่าอนุภาคมากเท่าไร

อุณหภูมิของสารต่างๆในสถานะของเหลวและของแข็งที่อุณหภูมิต่ำมากแสดงว่าการเคลื่อนที่ของโมเลกุลโดยรวมสามารถถือได้ว่าเป็นผลงานของก๊าซอุดมคติที่แสดงโดยแรงกระตุ้นที่อ่อนแอ ในกรณีดังกล่าวการมีส่วนร่วมกับพลังงานของร่างกายที่เพิ่มอนุภาคจะมองเห็นได้