Идеален гас

Идеален гас е теоретски модел на гас во кој се занемаруваат силите на заемодејство меѓу честичките од кои е изграден (атоми, молекули), а самите честички се разгледуваат како материјални точки. Овој модел добро ги опишува својствата на реалните гасови, освен при екстремни притисоци и/или температури. На пример, при постојана температура и притисок, идеалниот гас дава најблиска слика за реалните гасови. Физичарите го користат овој модел бидејќи тој ги олеснува пресметките. Идеален гас не постои во природата.

Видови

Има три основни класи на идеални гасови:

• класичен или идеален гас на Максвел-Болцман;
• идеален квантен гас на Бозе, кој се состои од бозони;
• идеален квантен гас на Ферми, кој се состои од фермиони.

Класичен идеален гас

Својствата на идеалниот гас според молекуларно-кинетичката претстава се определуваат од физичките модели на идеалниот гас, во кои важат следните претпоставки:

• волуменот на честичките од гасот е еднаков на нула (односно, пречникот на молекулата $\,d$ е занемарливо мал во споредба со средното растојание меѓу нив, $nd^{3}\to 0$) ;
• импулсот се предава само при судири (односно, силите на привлекување меѓу молекулите се игнорираат, а силите на одбивање се јавуваат само при судирите);
• сумарната енергија на честичките од гасот е постојана (односно, нема пренос на енергија за сметка на преносот на топлина или зрачење).

Во овој случај, честичките на гасот се движат независно една од друга, притисокот кој гасот го врши врз ѕидот на садот во кој се наоѓа е еднаков на сумата од импулси во единица време, пренесена при судирот на честичките со ѕидот, а енергијата е сума од енергиите на честичките на гасот. Својствата на идеалниот гас се опишуваат со Клапејрон-Менделеевата равенка

$\,p=nkT,$

каде $\,p$ — притисок, $\,n$ — концентрација на честички, $\,k$ — Болцманова константа, $\,T$ — апсолутна температура.

Рамномерното распоредување на честичките од класичниот идеален гас се опишува од Болцмановата распределба:

${\bar {n}}_{j}=ae^{-{{\varepsilon _{j}} \over {kT}}},$

каде ${\bar {n}}_{j}$ — среден број на честичките, кој се наоѓа во $\,j$-та состојба со енергија $\varepsilon _{j}$, а константата $\,a$ се определува од условите на нормализирање:

$\sum {n_{j}}=N,$

каде $\,N$ — целосниот број на честички.

Поврзано

• изопроцес
• Клапејрон-Менделеева равенка
• Клаузиусова равенка
• Внатрешна енергија