Идеальный газ. 
Физика

Конечно, ничего идеального в мире не существует, в том числе и газа. Но в исследовательских кругах используется понятие идеальный газ — как модель газа, в которой предполагается, что потенциальной энергией взаимодействия молекул можно пренебречь по сравнению с их кинетической энергией. Кроме того, считается, что между молекулами не действуют силы притяжения и отталкивания, соударения частиц между собой и со стенками сосуда абсолютно упруги, а время взаимодействия между молекулами пренебрежимо мало по сравнению со средним временем между столкновениями.

Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева — Клапейрона).

При любых термодинамических процессах для идеального газа выполняется следующее соотношение между давлением р, объемом V и температурой Т.

где j! — молярная масса; R = 8,31 ДжДмоль-К) — универсальная газовая постоянная. Это уравнение называют уравнением Менделеева — Клапейрона (или уравнением состояния идеального газа).

Однако уравнение (4.1) можно преобразовать и к другому виду. Разделим обе части уравнения на постоянную Авогадро (N_A = 6,022 • 10²³ моль"^[1] — количество молекул в одном моле вещества). Кроме того, учтем, что общее число молекул газа равно N = (m/x)N_A, где v = т/х — количество молей вещества. Окончательно получим.

где k = R/N_a = 1,38−10~²³ Дж/К — постоянная Больцмана; п = N/V — концентрация молекул газа (т.е. число молекул N в единице объема V).

Пример решения задачи Найти плотность газа р, заполняющего при температуре t и давлении р емкость объемом V. Молярная масса газа — л.

Решение. Запишем уравнение Менделеева — Клапейрона.

и разделим обе его части на объем V

Помня, что плотность р = m/Vj а температура, но Цельсию t переводится в шкалу Кельвина как Т = t + 273, получим.

• [1] Джон Дальтон (1766—1844) — английский провинциальный учитель-самоучка, химик, метеоролог и естествоиспытатель. Стал широко известным благодаря своим новаторским работам в разных областях знания. Он впервые провел исследования и описал дефект зрения, которым страдал сам (дальтонизм).