<<
>>

§4.2. ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗВ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ

В предыдущей главе мы познакомились с уравнением состояния идеального газа. Это уравнение было получено из экспериментальных газовых законов. Молеку- лярно-кинетическая теория привлекалась лишь для качественного объяснения наблюдаемых на опыте закономерностей.

Но физика — наука количественная, и сейчас можно говорить о молекулярно-кинетической теории (или статистической механике) как о разделе современной физики только потому, что построена количественная теория молекулярных процессов.

Идеальный газ

Реальный газ — достаточно сложная система. Мы рассмотрим простейшую физическую модель реального газа — идеальный газ.

Под моделью в физике понимают не увеличенную или уменьшенную копию реального объекта. Физическая модель — это упрощенная схематическая копия исследуемой реальной системы. Модель должна отражать наиболее существенные, наиболее характерные свойства системы.

В модели газа принимаются во внимание лишь те основные свойства молекул, учет которых необходим для объяснения закономерностей поведения реального газа в определенных интервалах давления и температуры.

В молекулярно-кинетической теории идеальным газом называют газ, состоящий из молекул, взаимодействие меж-ду которыми пренебрежимо мало. Иными словами, предпо-лагается, что средняя кинетическая энергия молекул идеального газа во много раз больше потенциальной энергии их взаи-модействия. Именно данная модель реального газа приводит к уравнению состояния (3.9.9). Поэтому термодинамическое оп-ределение идеального газа как газа, подчиняющегося уравнению состояния Менделеева—Клапейрона, находится в полном соответствии с приведенным выше молекулярно-кинетиче- ским определением идеального газа.

Реальные газы ведут себя подобно идеальному газу при достаточно больших разрежениях, т. е. когда среднее расстояние между молекулами во много раз больше их размеров.

В этом случае силами притяжения между молекулами можно пренебречь. Силы их отталкивания проявляются в течение ничтожно малых промежутков времени при столкновениях молекул друг с другом.

Значение столкновений между молекулами

Столкновения между молекулами существенны, так как именно благодаря этим столкновениям газ переходит в состояние теплового равновесия. В этом состоянии молекулы в сосуде движутся в полном беспорядке, так что во всех частях сосуда наблюдается полный хаос. Столкновения между молекулами в состоянии равновесия газа уже ничего принципиально не меняют. Они не влияют ни на давление, ни на температуру газа. Поэтому в состоянии теплового равновесия можно вообще пренебречь размерами молекул и считать, что молекулы идеального газа — это материальные точки.

Конечно, с помощью такой простой модели нельзя объяснить все без исключения процессы в разреженных газах (на-пример, оптические явления). Но мы поставим и будем решать частную задачу: вычислить с помощью молекулярно-кинетической теории давление газа. Для этой задачи простейшая модель газа оказывается вполне удовлетворительной. Она приводит к результатам, которые подтверждаются опытом.

Идеальный газ — модель реального газа. Молекулы этого газа — крошечные шарики, не взаимодействующие друг с другом; точнее, кинетическая энергия молекул много больше потенциальной энергии их взаимодействия.

<< | >>
Источник: Г.Я.Мякишев, А.3.Синяков. ФИЗИКАМОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА ТЕРМОДИНАМИКА10. 2010

Еще по теме §4.2. ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗВ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ: