Tekanan gas yang ideal

Sebelum Anda berbicara tentang apa tekanan gas ideal, Anda harus mengklarifikasi isi konsep "gas ideal". Dan konsep ini mencirikan model matematis, formula universal yang mengasumsikan bahwa distribusi energi potensial dan kinetik dari molekul yang berinteraksi sedemikian rupa sehingga besarnya energi potensial dapat terbengkalai. Arti kimia fisik adalah elastisitas absolut dinding bejana tempat gas berada, diasumsikan, dan besarnya kekuatan tarik molekul yang menarik, impuls dampaknya terhadap dinding kapal dan satu sama lain dikenali sebagai tidak signifikan.

Pemahaman tentang esensi gas ideal ini menemukan aplikasi yang sangat luas di bidang pemecahan masalah termodinamika gas.

Dalam pengertian fisik, ada variasi gas ideal: klasik, yang sifatnya ditentukan oleh hukum mekanika klasik, dan kuantum, yang sifatnya berasal dari prinsip mekanika kuantum.

Yang pertama untuk mendapatkan persamaan umum adalah fisikawan Prancis hebat Benois Clapeyron. Dia juga mengembangkan prinsip dasar teori gas ideal, yang menjadi dasar semua teori modern yang mempelajari berbagai gas.

Titik awal doktrin ini adalah kesimpulan bahwa tekanan gas ideal adalah konstan yang tidak berubah untuk karakter linier dari ketergantungan volume pada suhu. Hal ini diperlukan untuk mempertimbangkan beberapa asumsi bersyarat:

- diameter molekul gas ideal kecil untuk diterimanya mengabaikan besarnya;

- momentum antara molekul dapat ditransmisikan hanya dalam tumbukan, sehingga bisa terbengkalai dan kekuatan tarik di antara keduanya;

- nilai total energi molekul gas diakui sebagai konstan, dengan tidak adanya perpindahan panas dan kerja yang dilakukan pada gas ini. Dalam kasus ini, tekanan gas ideal bergantung pada jumlah nilai pulsa yang tercipta saat molekul bertabrakan dengan dinding kapal.

Selama keberadaan pengajaran banyak ilmuwan terlibat dalam studi tentang sifat fisiko-kimiawi gas, dan pendekatan di banyak dari mereka tidak sama. Hal ini menyebabkan fakta bahwa dalam teori fisik klasifikasi gas ideal dianggap dari sudut pandang undang-undang tersebut yang dimiliki oleh satu atau lainnya fisika-Fermi-gas, Bose-gas dan lain-lain - dimasukkan ke dalam penelitiannya. Misalnya, sesuai dengan pendekatan yang setara, gas yang dipertimbangkan secara bersamaan memenuhi hukum Boyle-Mariotte dan Gay-Lussac: pV = bT, di mana p adalah tekanan, dan T adalah suhu absolut. Rumus Mendeleyev memberikan gambaran properti yang lebih luas: pV = m / M x RT, di mana R adalah konstanta gas, M adalah massa molar, dan m adalah massa.

Salah satu ajaran paling awal dan berkembang tentang sifat gas adalah deskripsi sifat-sifat seperti tekanan gas ideal. Namun dalam konsep ini ada beberapa kekurangan yang terkait dengan pendekatan satu sisi terhadap penelitian. Dengan demikian, bahkan dengan mengukur tekanan, kita tidak dapat menentukan parameter nilai rata - rata energi kinetik masing-masing molekul individual, dan juga konsentrasi molekul-molekul ini di dalam bejana. Oleh karena itu, dibutuhkan parameter tertentu, dengan mana dimungkinkan untuk memecahkan masalah yang telah muncul. Fisikawan telah mengusulkan suhu sebagai nilai seperti itu. Jumlah skalar ini dalam termodinamika memberi gambaran tentang keadaan termal sistem dan dinamikanya. Tapi dalam teori gas, suhu juga penting sebagai parameter kinetik molekuler, karena menggambarkan perilaku molekul gas di dalam bejana, dan juga mencerminkan energi kinetik rata-rata . Nilai ini disebut konstanta Boltzmann.

Agar tidak memasuki kompleksitas matematika yang lebih tinggi saat mencari formula tekanan , perlu untuk mengenalkan beberapa penyederhanaan secara artifisial:

- Bentuk molekul dapat digambarkan sebagai bola;

- jarak antar molekul sangat besar, tidak termasuk aksi kekuatan daya tarik;

- Kecepatan gerak molekul diatur pada tingkat rata-rata;

- mewakili dinding kapal yang benar-benar elastis.

Oleh karena itu, kita dapat menurunkan suatu formula dimana tekanan gas ideal akan menjadi fraksi gaya yang bekerja tegak lurus terhadap dinding bejana, luas permukaan dimana gaya ini bekerja: p = F / S.

Dalam kasus yang sama, ketika penyederhanaan kami tidak bekerja untuk menentukan bagaimana tekanan gas ideal berubah, nilai tambahan harus diperkenalkan ke dalam formula sederhana ini.