Идеальный газ. Термодинамические параметры газа

Идеальный газ – физическая модель реального газа, представляющая собой совокупность большого числа материальных точек, между которыми отсутствует взаимодействие. В этой модели пренебрегают двумя свойствами реального газа:

1) наличие собственных размеров атомов и молекул; они считаются материальными точками;

2) наличие взаимодействия между частицами (притяжением на больших расстояниях и отталкиванием на малых)

Как следствие этих пренебрежений реальные газы подчиняются законам идеального газа только при:

1) малых плотностях или концентрациях, когда можно пренебречь размерами молекул и их взаимодействием;

2) при температурах значительно выше температуры сжижения газа, когда кинетическая энергия значительно больше потенциальной энергии притяжения.

Термодинамические параметры газа

1 Термодинамическая температура – физическая величина, показывающая степень нагретости тел и являющаяся мерой средней кинетической энергии молекул.

В СИ термодинамическая температура измеряется в Кельвинах:

.

2 Объём. ВСИ объем измеряется в метрах кубических:

.

3 Давление – физическая величина, характеризующая силу, действующую на единицу площади поверхности:

.

В СИ давление измеряется в Паскалях:

.

Часто на практике используются внесистемные единицы измерения давления, которые связаны с нормальным атмосферным давлением следующим образом:

101325 Па = 760 мм. рт. ст. = 1 атм. = 1 бар.

4 Плотность – физическая величина, численно равная массе вещества в единицу объема:

.

В Системе Интернациональной плотность измеряется в:

.

5 Удельный объем – это физическая величина, характеризующая объем единицы массы вещества, т.е. величина, обратная плотности:

.

В СИ удельный объем измеряется в:

.

6 Концентрация характеризует количество частиц в единице объема вещества:

.

В СИ концентрация измеряется в:

7 Количество вещества – физическая величина, характеризующая количество однотипных структурных единиц, содержащихся в веществе. Под структурными единицами понимаются любые частицы, из которых состоит вещество (атомы, молекулы, ионы, электроны или любые другие частицы).

Молярная масса – это масса, которая приходится на один моль данного вещества.

Количество вещества определяется отношением массы m вещества к его молярной массе μ или отношением количества частиц N в данной массе вещества к числу Авогадро N_А:

.

Из полученного равенства определяют количество частиц в любой массе вещества:

.

Эта формула является универсальной. Ее используют для расчета количества частиц в веществе определенной массы в ядерной физике.

Отношение числа Авогадро к молярной массе определяет массу одной молекулы:

.

Число Авогадро  показывает количество частиц в одном моле вещества:

= 6,02·10²³ моль^-1.

В СИ количество вещества измеряется в молях:

.

8 Взаимосвязь между концентрацией и плотностью вещества. Массу вещества можно определить по формулам:

 – из определения плотности вещества,

 – из определения количества частиц в любой массе вещества.

Приравняв правые части этих формул, получим:

. Следовательно: .