የጥሩ ጋዝ አካላዊ ሞዴል። ተስማሚ የጋዝ ሞዴል. የጋዞች ባህሪያት

2024 ደራሲ ደራሲ: Angel Austin | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2023-12-17 05:15

በአካባቢያችን ያሉ የተፈጥሮ ክስተቶች እና ሂደቶች በጣም ውስብስብ ናቸው። ለትክክለኛቸው አካላዊ መግለጫ፣ አስቸጋሪ የሆነ የሂሳብ መሳሪያ ጥቅም ላይ መዋል አለበት እና ብዙ ቁጥር ያላቸው ጉልህ ሁኔታዎች ግምት ውስጥ መግባት አለባቸው። ይህንን ችግር ለማስወገድ አንዳንድ ቀለል ያሉ ሞዴሎች በፊዚክስ ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላሉ, ይህም የሂደቱን የሂሳብ ትንተና በእጅጉ ያመቻቻል, ነገር ግን በተግባር የገለጻውን ትክክለኛነት አይጎዳውም. ከመካከላቸው አንዱ ተስማሚ የጋዝ ሞዴል ነው. በጽሁፉ ውስጥ በዝርዝር እንመልከተው።

የጥሩ ጋዝ ጽንሰ-ሀሳብ

ጥሩ ጋዝ የአንድ ንጥረ ነገር ውህደት ሁኔታ ነው፣ እሱም እርስ በርስ የማይገናኙ የቁሳቁስ ነጥቦችን ያቀፈ ነው። ይህንን ፍቺ በበለጠ ዝርዝር እናብራራው።

በመጀመሪያ፣ ስለ ቁሳዊ ነጥቦች እየተነጋገርን ያለነው እንደ ሃሳባዊ ጋዝ የሚያመርቱ ነገሮች ነው። ይህ ማለት የእሱ ሞለኪውሎች እና አቶሞች መጠን የላቸውም, ግን የተወሰነ ክብደት አላቸው. ደፋር ነው።በዝቅተኛ ግፊቶች እና ከፍተኛ የሙቀት መጠኖች ውስጥ ባሉ ሁሉም እውነተኛ ጋዞች ውስጥ በሞለኪውሎች መካከል ያለው ርቀት ከመስመራዊ ልኬቶች የበለጠ መሆኑን ከግምት ውስጥ በማስገባት በግምት ሊደረግ ይችላል።

በሁለተኛ ደረጃ በጥሩ ጋዝ ውስጥ ያሉት ሞለኪውሎች እርስበርስ መስተጋብር መፍጠር የለባቸውም። እንደ እውነቱ ከሆነ, እንደዚህ ያሉ ግንኙነቶች ሁልጊዜም ይኖራሉ. ስለዚህ፣ የከበሩ ጋዞች አቶሞች እንኳን የዲፖል-ዲፖል መስህብ ይለማመዳሉ። በሌላ አነጋገር የቫን ደር ዋልስ መስተጋብር አለ። ይሁን እንጂ ከሞለኪውሎች የማሽከርከር እና የትርጉም እንቅስቃሴ ጉልበት ጉልበት ጋር ሲነፃፀሩ እነዚህ ግንኙነቶች በጣም ትንሽ ከመሆናቸው የተነሳ የጋዞችን ባህሪያት አይነኩም. ስለዚህ ተግባራዊ ችግሮችን ሲፈቱ ግምት ውስጥ መግባት አይችሉም።

እፍጋቱ ዝቅተኛ የሆነባቸው እና የሙቀት መጠኑ ከፍተኛ የሆነባቸው ጋዞች ሁሉ ተስማሚ ናቸው ተብሎ ሊወሰድ እንደማይችል ልብ ማለት ያስፈልጋል። ከቫን ደር ዋልስ መስተጋብር በተጨማሪ ሌሎች ጠንካራ የቦንድ ዓይነቶች አሉ ለምሳሌ በH₂O ሞለኪውሎች መካከል ያለው የሃይድሮጂን ቦንድ ይህም የጋዝ ሃሳባዊ ሁኔታዎችን ወደ ከፍተኛ መጣስ ያመራል። በዚህ ምክንያት የውሃ ትነት ጥሩ ጋዝ አይደለም፣ነገር ግን አየር ነው።

የጥሩ ጋዝ አካላዊ ሞዴል

ይህ ሞዴል በሚከተለው መልኩ ሊወከል ይችላል፡ የጋዝ ስርዓቱ N ቅንጣቶችን የያዘ ነው እንበል። እነዚህ የተለያዩ ኬሚካሎች እና ንጥረ ነገሮች አተሞች እና ሞለኪውሎች ሊሆኑ ይችላሉ. የኤን ቅንጣቶች ብዛት ትልቅ ነው፣ስለዚህ አሃዱ "ሞል" አብዛኛውን ጊዜ እሱን ለመግለጽ ጥቅም ላይ ይውላል (1 ሞል ከአቮጋድሮ ቁጥር ጋር ይዛመዳል)። ሁሉም በተወሰነ መጠን V. ቅንጣት እንቅስቃሴዎች ይንቀሳቀሳሉእርስ በርሳቸው የተመሰቃቀሉ እና ነጻ ናቸው. እያንዳንዳቸው የተወሰነ ፍጥነት v አላቸው እና በቀጥተኛ መንገድ ይንቀሳቀሳሉ።

በንድፈ ሀሳቡ፣ በንጣፎች መካከል የመጋጨት እድሉ ዜሮ ነው ማለት ይቻላል። ነገር ግን, እንደዚህ አይነት ግጭት ከተከሰተ, ከዚያም ሙሉ በሙሉ የመለጠጥ ችሎታ አለው. በኋለኛው ሁኔታ፣ የንጥረቶቹ አጠቃላይ ፍጥነት እና የእንቅስቃሴ ኃይላቸው ተጠብቀዋል።

የታሰበው የሃሳብ ጋዞች ሞዴል እጅግ በጣም ብዙ ንጥረ ነገሮች ያሉት ክላሲካል ስርዓት ነው። ስለዚህ, በውስጡ ያሉት የንጥሎች ፍጥነት እና ጉልበት የማክስዌል-ቦልትዝማን ስታቲስቲካዊ ስርጭትን ይታዘዛሉ. አንዳንድ ቅንጣቶች ዝቅተኛ ፍጥነት አላቸው, ሌሎች ደግሞ ከፍተኛ ፍጥነት አላቸው. በዚህ ሁኔታ ፣ የዚህ መጠን በጣም ሊሆኑ የሚችሉ እሴቶች የሚዋሹበት የተወሰነ ጠባብ የፍጥነት ገደብ አለ። የናይትሮጅን ሞለኪውሎች የፍጥነት ስርጭት በስርዓተ-ነገር ከታች ይታያል።

የጋዞች ኪነቲክ ቲዎሪ

ከላይ የተገለጹት ተስማሚ ጋዞች ሞዴል የጋዞችን ባህሪያት በልዩ ሁኔታ ይወስናል። ይህ ሞዴል ለመጀመሪያ ጊዜ የቀረበው በዳንኤል በርኑሊ በ1738 ነው።

በመቀጠልም በነሐሴ ክሮኒግ፣ ሩዶልፍ ክላውስየስ፣ ሚካሂል ሎሞኖሶቭ፣ ጄምስ ማክስዌል፣ ሉድቪግ ቦልትዝማን፣ ማሪያን ስሞሉቾቭስኪ እና ሌሎች ሳይንቲስቶች አሁን ባለበት ደረጃ ተዘጋጅቷል።

የፈሳሽ ንጥረ ነገሮች ኪኔቲክ ቲዎሪ፣ በዚህ መሰረት ጥሩ የጋዝ ሞዴል የተገነባበት፣ በአጉሊ መነጽር ባህሪው ላይ በመመስረት የስርዓቱን ሁለት ጠቃሚ ማክሮስኮፒክ ባህሪያት ያብራራል፡

• የጋዞች ግፊት ከመርከቧ ግድግዳዎች ጋር ቅንጣቶች በመጋጨታቸው ምክንያት ነው።
• በስርአቱ ውስጥ ያለው የሙቀት መጠን የሞለኪውሎች እና አቶሞች የማያቋርጥ እንቅስቃሴ መገለጫ ውጤት ነው።

በሁለቱም የኪነቲክ ቲዎሪ መደምደሚያዎች ላይ እናስፋ።

የጋዝ ግፊት

ጥሩው የጋዝ ሞዴል በሲስተሙ ውስጥ የማያቋርጥ የተዘበራረቀ እንቅስቃሴ እና ከመርከቧ ግድግዳዎች ጋር ያላቸውን የማያቋርጥ ግጭት ያሳያል። እያንዳንዱ እንዲህ ዓይነቱ ግጭት ፍጹም የመለጠጥ ነው ተብሎ ይታሰባል። የቅንጣት መጠኑ ትንሽ ነው (≈10^-27-10^-25 ኪግ)። ስለዚህ, በግጭት ውስጥ ብዙ ጫና መፍጠር አይችልም. ቢሆንም፣ የቅንጣቶቹ ብዛት፣ እና ስለዚህ የግጭቶች ብዛት፣ በጣም ትልቅ ነው (≈10²³)። በተጨማሪም የንጥረቶቹ ሥር አማካይ ካሬ ፍጥነት በሴኮንድ ብዙ መቶ ሜትሮች በክፍል ሙቀት ውስጥ ነው. ይህ ሁሉ በመርከቧ ግድግዳዎች ላይ የሚደነቅ ግፊት እንዲፈጠር ያደርጋል. በሚከተለው ቀመር ሊሰላ ይችላል፡

P=Nmv_cp² / (3ቪ)፣

የት v_cp ስርወ ማለት የካሬ ፍጥነት፣ m ቅንጣት ክብደት ነው።

ፍፁም ሙቀት

እንደ ጥሩው የጋዝ ሞዴል፣ የሙቀት መጠኑ በተለየ ሁኔታ የሚወሰነው በጥናት ላይ ባለው ስርዓት ውስጥ ባለው ሞለኪውል ወይም አቶም አማካኝ የኪነቲክ ሃይል ነው። ለሚከተለው አገላለጽ የኪነቲክ ሃይልን እና ፍፁም ሙቀትን ለተመጣጣኝ ጋዝ የሚዛመድ አገላለጽ መፃፍ ይችላሉ፡

mv_cp² / 2=3/2k_B ቲ.

እዚህ k_B የቦልትማን ቋሚ ነው። ከዚህ እኩልነት የምናገኘው፡

T=ሜትር v_cp² / (3k_B)።

የግዛት ሁለንተናዊ እኩልታ

ከላይ ያሉትን አገላለጾች ለፍፁም ግፊት P እና ፍፁም የሙቀት መጠን T ካዋሃድነው የሚከተለውን እኩልነት መፃፍ እንችላለን፡

PV=nRT.

እዚህ n በሞለስ ውስጥ ያለው የንጥረ ነገር መጠን ነው፣ R በዲ አይ ሜንዴሌቭ የተዋወቀው የጋዝ ቋሚ ነው። ይህ አገላለጽ በሃሳቡ ጋዞች ፅንሰ-ሀሳብ ውስጥ በጣም አስፈላጊው እኩልታ ነው ፣ ምክንያቱም ሶስት ቴርሞዳይናሚክስ መለኪያዎችን (V ፣ P ፣ T) ያጣምራል እና በጋዝ ስርዓቱ ኬሚካዊ ባህሪዎች ላይ የተመካ አይደለም።

የዓለም አቀፋዊ እኩልታ በመጀመሪያ በ19ኛው ክፍለ ዘመን በፈረንሳዊው የፊዚክስ ሊቅ ኤሚል ክላፔሮን በሙከራ የተገኘ ሲሆን ከዚያም ወደ ዘመናዊው ቅርፅ ያመጣው በሩሲያዊው ኬሚስት ሜንዴሌቭ ነው፣ ለዚህም ነው በአሁኑ ጊዜ የእነዚህን ሳይንቲስቶች ስም የያዘው።