Идеал газ.Газдардың молекула – кинетикалық теориясының негізгі қағидалары

Дәріс №2. Идеал газ.Газдардың молекула – кинетикалық теориясының негізгі қағидалары. 

Көптеген жағдайларда біз нақты бір системаларды қарастыратын боламыз:бұл дегеніміз қайсы бір дене немесе қайсы бір денелер системасы болып табылады:осы системаның төңірегіндегі қалған барлық денелер қоршаған орта деп аталады. Нақты системаның күйін сиппаттау үшін,мысалға бұл дегеніміз ыдыстағы газ болсын делік,макрокопиялық немесе микроскопиялық қөзқарастарды пайдаланатын боламыз. Микроскопиялық сипаттау дегеніміз системаны түзететін барлық молекулалар мен атомдардың қозғалыстарын жан-жақты қарастыру,бұл аса күрделі болып кетуі мүмкін.Макроскопиялық сипаттау кезінде біз сипаттау тікелей өлшеуге болатын шамалар арқылы береміз:оларға көлем,масса,қысым және температура жатады.Системаның күйін анықтау үшін қажет болатын осыған үұсас шамалар күй параметрлері деп аталады.

Идеал газ

Кез келген қабылдай алатын 3 агрегаттық күйлердің ең қарапайым газ күйі болып табылады,себебі бұл кезде молекулалар арасында әсер ететін күштер өте әлсіз,белгілі жағдайларда оларды ескермей кетуге болады. Сондықтан молекулалық физиканы газдардың қасиеттерін қарастырудан бастаған ыңғайлы. Бұл жерде біз,әуеллі газдағы молекула аралық күштер аз ғана емес,оларды тіптен жоқ деп санаймыз. Сонымен қатар ықшамдық үшін молекулалардың өлшемдерін де ескермейміз,яғни оларды материалдық нүктелер деп есептейін боламыз.Осындай ойласымдар кезінде газ молекулаларының еркінн, өзара әрекеттеспейтін мөлшерсіз бөлшектер системасы деп қарастыруға болады.Молекулалар енді түзу сызықты және бірқалыпты қозғалатын болады.Әрбір молекула өзін ыдыста басқа молекула жоқ секілді сезінетін болады.Кейін,реал яғни нақты газдарды қарастырған кезде бұл айтылғандардан бас тартуға тура келеді.

Өзара әрекеттеспейтін материалдық нүктелердің жиынтығының ұасиеттеріндей қасиеттері бар газды идеал газ деп атайды.

Газдың қысымы

Ыдыста тұрған газды қарастырайық. Бей-берекет қозғалыстағы газ молекулалары өзі тұрған ыдыстың қабырғасына да,өзара да өте өқашықтықта жақындайды. Осы кезде газ молекулаларының арасында немесе газ молкулалары мен ыдыстың затының молекулаларының арасында қашықтаған савйын өте тез құлдырайтын өзара әрекеттесу күші пайда болады.Осы күштердің әсерінен газ молекулалары өздерінің бағытын өзгертеді.Бұл процесс соқтығысулар деп аталады.

Соқтығысулар газдың сиппаттамаларында үлкен роль атқарады.Оған толығырақ кейінірек тоқталамыз.Қазір біз назарымызды молекулалардың ыдыстың қабырғасымен немесе газ жанасып тұрған кезкелген бетпен соқтығысуларын айтамыз. Міне,газ молекулараының және қабырғаның осы өзара әрекеттесуі газ тарапынан қабырғаға әсер ететін және оған теңбе –тең, бағыты жағынан қарама-қарсы,қабырға тарапынан газға әсер етілетін күшті анықтайды.Қабырғаға газ тарапынан әссер ететін күштің мәні қабырғаның ауданы неғурлым үлкен болса,ол да соғұрлым үлкен болады.Міне,қабырғаның осы ауданы тәрізді кездейсоқ шамаға тәуелді емес болуы үшін газдың қабырғаға әсерін күш арқылы,яғни ыдыстың S бетінің бірлік ауданына перпендикуляр түсірілген F күштің шамасына сиппатау қабылданған:

[pic 1]

 Газдың өзі тұрған ыдысың қабырғасына қысым түсіруі газдың негізгі қасиеттерінің бірі. Газдың бар-жоғын көбіне оның осы қысымы арқылы ғана анықтауға болады. Сондықтан да қысым газдың ең басты сипаттамаларының бірі болып табылады.

Әрбір жеке молекуланың қабырға молекулаларымен әрекеттесу күшінің шамасы белгісіз болсада,механика заңдарына сүйене отырып,газдың барлық молекулаларының жабыла қимылнан туған орташа күшті,яғни қысымды табуға болады екен.

Газдың паралипиипед түріндегі ыдыста болсын,әрі газ тепе-теңдік күйде делік.Бұл дегеніміз берілген уақытта газ ыдыс қабырғаларына қатысты тұтастай алғанда тыныштықта деген сөз.