Bevor wir darüber sprechen, was Druck istideales Gas sollte der Inhalt des Konzepts des "idealen Gases" geklärt werden. Und dieses Konzept charakterisiert ein mathematisches Modell, eine universelle Formel, die annimmt, dass die Verteilung der potentiellen und kinetischen Energie der wechselwirkenden Moleküle so ist, dass die Größe der potentiellen Energie vernachlässigt werden kann. Die chemisch-physikalische Bedeutung ist, dass die absolute Elastizität der Wände der Gefäße, in denen sich das Gas befindet, angenommen wird, und zusätzlich wird die Größe der Anziehungskräfte der Moleküle, die Impulse ihres Aufpralls gegen die Wände des Gefäßes und um einander als unbedeutend erkannt.
Dieses Verständnis der Essenz eines idealen Gases findet eine sehr breite Anwendung auf dem Gebiet der Lösung von Problemen der Gas-Thermodynamik.
Im physischen Sinne unterscheiden sich die Sortenideales Gas: klassisch, dessen Eigenschaften durch die klassischen Gesetze der Mechanik bestimmt sind, und Quanten, deren Natur aus den Prinzipien der Quantenmechanik abgeleitet ist.
Der erste, der die allgemeine Gleichung herleitet, ist das große FranzösischPhysiker Benoit Clapeyron. Er entwickelte auch die Grundprinzipien der Theorie des idealen Gases, die die Grundlage aller modernen Theorien sind, die verschiedene Gase untersuchen.
Der Ausgangspunkt dieser Lehre ist die SchlussfolgerungDie Tatsache, dass der Druck eines idealen Gases für einen linearen Charakter der Abhängigkeit seines Volumens von der Temperatur unverändert ist. Es ist notwendig, einige bedingte Annahmen zu berücksichtigen:
- der Durchmesser des Moleküls eines idealen Gases ist klein für die Zulässigkeit der Vernachlässigung seiner Größe;
- Der Impuls zwischen Molekülen kann nur in Kollisionen übertragen werden, so dass er vernachlässigt werden kann und die Anziehungskraft zwischen ihnen;
- Gesamtenergie von Gasmolekülenwird als eine Konstante erkannt, in Abwesenheit von Wärmeaustausch und die Arbeit an diesem Gas getan. In diesem Fall hängt der Druck eines idealen Gases von der Summe der Werte der Impulse ab, die erzeugt werden, wenn Moleküle mit den Wänden des Gefäßes kollidieren.
Während der Existenz der Lehre viele WissenschaftlerSie beschäftigten sich mit der Untersuchung der physikalisch-chemischen Natur von Gasen, und die Ansätze in vielen von ihnen waren nicht die gleichen. Dies führte dazu, dass in der physikalischen Theorie die Klassifizierung eines idealen Gases aus der Sicht jener Gesetze betrachtet wird, die der eine oder andere Physiker - Fermigas, Bosegas und andere - seiner Forschung zugrunde legt. So erfüllt beispielsweise das betrachtete Gas gemäß dem äquivalenten Ansatz gleichzeitig die Boyle-Mariotte- und Gay-Lussac-Gesetze: pV = bT, wobei p der Druck und T die absolute Temperatur ist. Mendelejews Formel gibt ein umfassenderes Bild der Eigenschaften: pV = m / M x RT, wobei R die Gaskonstante, M die Molmasse und m die Masse ist.
Einer der frühesten und am weitesten entwickeltenEigenschaften von Gasen war eine Beschreibung solcher Eigenschaften wie der Druck eines idealen Gases. Aber in diesem Konzept gab es einige Mängel, die mit einem einseitigen Forschungsansatz verbunden waren. Daher können wir selbst durch Messung des Drucks nicht die Parameter der Durchschnittswerte der kinetischen Energie jedes einzelnen Moleküls und auch die Konzentration dieser Moleküle in dem Gefäß bestimmen. Daher ist ein bestimmter Parameter erforderlich, mit dem das aufgetretene Problem gelöst werden kann. Physiker haben die Temperatur als solchen Wert vorgeschlagen. Diese skalare Größe in der Thermodynamik gibt eine Vorstellung vom thermischen Zustand des Systems und seiner Dynamik. Aber auch in der Theorie der Gase ist die Temperatur als molekularkinetischer Parameter wichtig, weil sie das Verhalten von Gasmolekülen in einem Gefäß beschreibt und auch ihre durchschnittliche kinetische Energie widerspiegelt. Dieser Wert wird als Boltzmann-Konstante bezeichnet.
Um bei der Suche nach einer Druckformel nicht in die Komplexität höherer Mathematik einsteigen zu müssen, müssen einige Vereinfachungen künstlich eingeführt werden:
- Die Form der Moleküle kann als eine Kugel dargestellt werden;
- die Entfernung zwischen den Molekülen ist unendlich groß und schließt die Wirkung der anziehenden Kräfte aus;
- Die Geschwindigkeit der Moleküle wird auf dem gemittelten Niveau festgestellt;
- stellen die Wände des Gefäßes absolut elastisch dar.
Daher können wir eine Formel herleiten, in der der Druckideales Gas wird ein Bruchteil der Kraft sein, die senkrecht zur Wand des Gefäßes wirkt, der Oberfläche, auf die diese Kraft wirkt: p = F / S.
In den gleichen Fällen, wenn unsere Vereinfachungen nicht funktionieren, um festzustellen, wie sich der ideale Gasdruck ändern wird, müssen zusätzliche Werte in diese einfache Formel eingeführt werden.
