Dokonalý plyn

Jak je známo, všechny látky v přírodě mají své vlastní agregátní stav, z nichž jeden je plyn. Částečné částice - molekuly a atomy - se nacházejí ve velké vzdálenosti od sebe. Současně jsou v neustálém volném pohybu. Tato vlastnost naznačuje, že interakce částic nastává pouze v okamžiku přiblížení, což prudce zvyšuje rychlost kolizních molekul a jejich velikost. Tento plynný stav látky se liší od pevného a kapalného.

Samotné slovo "plyn" v řečtině znamená "chaos". To dokonale charakterizuje pohyb částic, který je vlastně náhodný a chaotický. Plyn netvoří konkrétní povrch, ale naplňuje veškerý dostupný objem. Takový stav látek je v našem vesmíru nejběžnější.

Zákony, které určují vlastnosti a chování takové látky, jsou nejjednodušší formulovány a zvažovány příkladem stavu, ve kterém jsou relativní hustoty molekuly a atomy je nízká. Byl nazýván "ideálním plynem". V tom je vzdálenost mezi částicemi větší než interakční poloměr mezimolekulárních sil.

Takže ideální plyn je teoretický model látky, ve které je téměř úplně chybějící interakce částic. Pro něj musí existovat následující podmínky:

1. 
   
   
   
   

   Velmi malé velikosti molekul.

2. Mezi nimi není žádná síla vzájemné interakce.

3. Kolize se vyskytují jako kolize elastických koulí.

Dobrým příkladem takového stavu hmoty jsou plyny, u kterých tlak při nízké teplotě nepřekračuje atmosférický tlak o faktor 100. Jsou zařazeny jako propuštěné.

Samotný koncept "ideálního plynu" umožnil vědě postavit molekulárně-kinetickou teorii, jejíž závěry jsou potvrzeny v mnoha experimentech. Tato teorie rozlišuje mezi ideálními a klasickými a kvantovými plyny.

Charakteristiky prvních se odrážejí v zákoně klasické fyziky. Pohyb částic v tomto plynu nezávisí na sobě, tlak vyvíjený na stěnu se rovná součtu momentů, které jsou přenášeny jednotlivými molekulami během kolize. Jejich energie, dohromady, je tvořena jednotlivými částicemi. Práce ideálního plynu v tomto případě je vypočítána Clapeyronovou rovnicí p = nkT. Výrazným příkladem jsou zákony odvozené od takových fyziků jako Boyle-Mariott, Gay-Lussac, Charles.

Pokud ideální plyn snižuje teplotu nebo zvyšuje hustotu částic na určitou hodnotu, zvýší se její vlnové vlastnosti. Tam je přechod k kvantovému plynu, ve kterém vlnové délky atomů a molekul je srovnatelná s vzdáleností mezi nimi. Zde rozlišujeme dva typy ideálního plynu:

1. Učení Bose a Einstein: částice jednoho druhu mají celé číslo.

2. Fermiho a Diracova statistika: jiný typ molekuly, která má poloviční integrální spin.

Rozdíl mezi klasickým ideálním plynem a kvantovým je, že i při absolutní nulové teplotě se hodnota hustoty energie a tlaku liší od nuly. Stávají se s rostoucí hustotou větší. V tomto případě mají částice maximální (jiný název - hranice) energie. Z tohoto pohledu je zvažována teorie struktury hvězd: u těch, jejichž hustota je nad 1 až 10 kg / cm3, je zákon elektronu jasně vysloven. A kde přesahuje 109kg / cm3, látka se změní na neurony.

U kovů je použití teorie, ve které se klasický ideální plyn mění v kvantové, a umožňuje vysvětlit velkou část vlastnosti kovu stav hmoty: čím je hmota hustší, tím blíže je k ideálu.

Při silně výrazných nízkých teplotách různých látek v kapalných a pevných stavech může být kolektivní pohyb molekul považován za práci ideálního plynu představovaného slabými excitacemi. V takových případech je viditelný příspěvek k energii těla, který přidává částice.