Áp suất khí lý tưởng

Trước khi bạn nói về áp suất khí lý tưởng, bạn nên làm rõ nội dung của khái niệm "khí lý tưởng". Và khái niệm này mô tả một mô hình toán học, một công thức phổ quát mà giả định rằng sự phân bố tiềm năng và động năng của các phân tử tương tác sao cho năng lượng tiềm năng có thể bị bỏ quên. Ý nghĩa hóa học vật lý là độ đàn hồi tuyệt đối của các bức tường của các tàu trong đó khí được đặt giả định, và ngoài ra, cường độ của lực hấp dẫn của các phân tử, xung lực của tác động của họ chống lại các bức tường của tàu và về nhau được công nhận là không đáng kể.

Sự hiểu biết về bản chất của một khí lý tưởng tìm thấy một ứng dụng rất rộng trong lĩnh vực giải quyết các vấn đề về khí động học khí.

Theo nghĩa vật lý, có các biến thể của khí lý tưởng: cổ điển, có các thuộc tính được xác định bởi các luật cơ học cổ điển, và lượng tử, có tính chất được bắt nguồn từ các nguyên lý của cơ học lượng tử.

Người đầu tiên đạt được phương trình tổng quát là nhà vật lý học người Pháp Benois Clapeyron. Ông cũng phát triển các nguyên lý cơ bản của lý thuyết khí lý tưởng, là nền tảng của tất cả các lý thuyết hiện đại nghiên cứu khí khác nhau.

Điểm khởi đầu của học thuyết này là kết luận rằng áp suất khí lý tưởng là một giá trị không đổi cho một tính chất tuyến tính của sự phụ thuộc vào khối lượng của nó vào nhiệt độ. Cần phải tính đến một số giả định có điều kiện:

- Đường kính của phân tử của khí lý tưởng là nhỏ đến mức có thể chấp nhận được khi bỏ qua độ lớn của nó;

- Động lực giữa các phân tử chỉ có thể truyền qua các va chạm, do đó nó có thể bị lãng quên và lực hấp dẫn giữa chúng;

- tổng giá trị năng lượng của các phân tử khí được nhận diện như là một hằng số, trong trường hợp không có sự truyền nhiệt và công việc thực hiện trên khí này. Trong trường hợp này, áp suất của khí lí tưởng phụ thuộc vào tổng của các giá trị xung được tạo ra khi các phân tử va chạm với các thành của tàu.

Trong quá trình giảng dạy, nhiều nhà khoa học đã tham gia nghiên cứu bản chất hóa lý hoá của khí, và các phương pháp tiếp cận trong nhiều nghiên cứu không giống nhau. Điều này dẫn đến thực tế là trong lý thuyết vật lý, việc phân loại khí lý tưởng được xem xét theo quan điểm của các luật mà một nhà vật lý khác - Fermi-khí, Bose-gas và những người khác - đã đưa ra cơ sở nghiên cứu của mình. Ví dụ, theo cách tiếp cận tương đương, khí được xem xét đồng thời đáp ứng các luật Boyle-Mariotte và Gay-Lussac: pV = bT, trong đó p là áp suất, và T là nhiệt độ tuyệt đối. Công thức của Mendeleyev đưa ra một bức tranh rộng hơn về các tính chất: pV = m / M x RT, trong đó R là hằng số khí, M là khối lượng mol, và m là khối lượng.

Một trong những bài học đầu tiên và phát triển về tính chất của khí là mô tả các tính chất như áp suất của một khí lý tưởng. Nhưng trong khái niệm này có một số thiếu sót liên quan đến cách tiếp cận một bên đối với nghiên cứu. Do đó, thậm chí bằng cách đo áp suất, chúng ta không thể xác định các tham số của các giá trị trung bình của năng lượng động học của mỗi phân tử riêng biệt, và nồng độ của các phân tử này trong mạch. Do đó, một tham số nhất định được yêu cầu, bằng cách đó có thể giải quyết vấn đề đã nảy sinh. Các nhà vật lý đã đề xuất nhiệt độ như một giá trị. Số lượng vô hướng này trong nhiệt động lực học đưa ra một ý tưởng về trạng thái nhiệt của hệ thống và sự năng động của nó. Nhưng trong lý thuyết khí, nhiệt độ cũng quan trọng như là một tham số động học phân tử, bởi vì nó mô tả hành vi của các phân tử khí trong một chiếc tàu, và cũng phản ánh động năng trung bình của chúng . Giá trị này được gọi là hằng số Boltzmann.

Để tránh sự phức tạp của toán học cao hơn khi tìm kiếm một công thức áp suất , cần phải đưa ra một số đơn giản hóa giả tạo:

- hình dạng của các phân tử có thể được biểu diễn như một hình cầu;

- khoảng cách giữa các phân tử là vô cùng lớn, không bao gồm hành động của các lực hấp dẫn;

- Tốc độ chuyển động của các phân tử được đặt ở mức trung bình;

- đại diện cho các bức tường của tàu hoàn toàn đàn hồi.

Do đó chúng ta có thể lấy được công thức trong đó áp suất của một khí lý tưởng sẽ là một phần của lực tác dụng vuông góc với tường của tàu, diện tích bề mặt mà lực này tác dụng: p = F / S.

Trong những trường hợp tương tự, khi đơn giản hóa của chúng tôi không làm việc để xác định áp lực khí lý tưởng thay đổi như thế nào, các giá trị bổ sung sẽ phải được đưa vào công thức đơn giản này.