Gesi nzuri ya shinikizo

Kabla ya kuzungumza juu ya nini shinikizo la gesi bora, unapaswa kufafanua maudhui ya dhana ya "gesi bora." Na dhana hii inafafanua mfano wa hisabati, fomu ya kawaida ambayo inadhani kwamba usambazaji wa nishati na uwezo wa kinetic ya molekuli ya kuingiliana ni kwamba ukubwa wa nishati ya uwezo inaweza kupuuzwa. Njia ya kimwili-kimwili ni kwamba elasticity kamili ya kuta za vyombo ambamo gesi inapatikana ni kudhani, na kwa kuongeza, ukubwa wa vikosi vya kuvutia vya molekuli, mvuto wa athari zao dhidi ya kuta za chombo na juu ya kila mmoja ni kutambuliwa kuwa si muhimu.

Uelewa huu wa kiini cha gesi bora hupata maombi mazuri sana katika uwanja wa kutatua matatizo ya thermodynamics ya gesi.

Kwa maana ya kimwili, kuna tofauti za gesi bora: classical, ambayo mali imedhamiriwa na sheria za kawaida za mechanics, na quantum, ambazo asili yake hutolewa kwa kanuni za mashine za quantum.

Wa kwanza kupata mchanganyiko wa jumla ni mwanasayansi mkuu wa Kifaransa Benois Clapeyron. Pia alianzisha kanuni za kimsingi za nadharia ya gesi bora, ambayo ni msingi wa nadharia zote za kisasa zinazojifunza gesi tofauti.

Hatua ya mwanzo ya mafundisho haya ni hitimisho la kwamba shinikizo la gesi linalofaa ni daima halibadilika kwa tabia ya mstari wa utegemezi wa kiwango chake juu ya joto. Ni muhimu kuzingatia mawazo mengine ya masharti:

- kipenyo cha molekuli ya gesi bora ni ndogo kwa kukubalika kwa kupuuza ukubwa wake;

- kasi kati ya molekuli inaweza kupitishwa tu katika migongano, hivyo inaweza kupuuzwa na nguvu ya kivutio kati yao;

- thamani ya jumla ya nishati ya molekuli ya gesi ni kutambuliwa kama mara kwa mara, kwa kukosekana kwa uhamisho joto na kazi kufanyika gesi hii. Katika kesi hiyo, shinikizo la gesi bora hutegemea jumla ya maadili ya vidonda vinavyotengenezwa wakati molekuli inavyogongana na kuta za chombo.

Wakati wa kuwepo kwa mafundisho wanasayansi wengi walikuwa kushiriki katika utafiti wa asili physico-kemikali ya gesi, na njia katika wengi wao si sawa. Hii imesababisha ukweli kwamba katika nadharia ya kimwili uainishaji wa gesi bora unachukuliwa kutoka kwa mtazamo wa sheria hizo ambazo moja au mwingine fizikia-Fermi-gesi, Bose-gesi na wengine-hutegemea utafiti wake. Kwa mfano, kulingana na mbinu sawa, gesi inayozingatiwa wakati huo huo inatimiza sheria za Boyle-Mariotte na Gay-Lussac: pV = bT, ambapo p ni shinikizo, na T ni joto la kawaida. Fomu ya Mendeleyev inatoa picha zaidi ya mali: pV = m / M x RT, ambapo R ni mara kwa mara gesi, M ni molekuli molar, na m ni wingi.

Moja ya mafundisho ya awali na yaliyotengenezwa juu ya mali ya gesi ilikuwa maelezo ya mali kama vile shinikizo la gesi bora. Lakini katika dhana hii kulikuwa na mapungufu yanayohusiana na njia moja ya utafiti. Kwa hiyo, hata kwa kupima shinikizo, hatuwezi kuamua vigezo vya nishati ya kinetic ya kila moja ya molekuli ya mtu binafsi, na pia ukolezi wa molekuli hizi katika chombo. Kwa hiyo, parameter fulani inahitajika, kwa njia ambayo inawezekana kutatua tatizo ambalo limetokea. Wanafizikia wamependekeza joto kama thamani hiyo. Kiwango hicho cha scalar katika thermodynamics inatoa wazo la hali ya joto ya mfumo na mienendo yake. Lakini katika nadharia ya gesi, joto pia ni muhimu kama parameter Masi-kinetic, kwa sababu inaelezea tabia ya molekuli ya gesi katika chombo, na pia huonyesha nishati ya wastani ya kinetic. Thamani hii inaitwa mara kwa mara ya Boltzmann.

Ili kuepuka kuingia katika utata wa hisabati ya juu wakati wa kutafuta fomu ya shinikizo , ni muhimu kuanzisha baadhi ya kurahisisha kwa hila:

- sura ya molekuli inaweza kuwakilishwa kama nyanja;

- umbali kati ya molekuli ni kubwa sana, isipokuwa hatua ya nguvu za kivutio;

- kasi ya mwendo wa molekuli ni kuweka katika ngazi ya wastani;

- kuwakilisha kuta za chombo kabisa elastic.

Kwa hivyo tunaweza kupata fomu ambayo shinikizo la gesi bora litakuwa sehemu ya nguvu inayofanya perpendicular kwa ukuta wa chombo, eneo ambalo nguvu hii hufanya: p = F / S.

Katika hali hiyo, wakati uboreshaji wetu haufanyi kazi ili kuanzisha jinsi mabadiliko ya shinikizo la gesi linalobadilika, maadili ya ziada yatapaswa kuletwa katika formula hii rahisi.