Gazul ideal

DOWNLOAD REFERAT

Preview referat: Gazul ideal

A) Gazul real

Toate gazele care exista, in orice conditii de presiune si temperatura, sunt gaze reale. Sunt alcatuite din particule materiale de masa mi care se misca haotic. Aceste particule cind se afla la distante mari unele de altele se atrag si cind se apropie se resping.Ideea ca acestea au masa este veche, regasindu-se in timpul filozofilor greci: daca nu ar avea masa nu am simti adierea vintului.

Pe de alta parte, fortele de interactiune sunt necesare pentru a explica de exemplu, fenomenul condensarii. Existenta si importanta acestor forte de interactiune sugereaza necesitatea aflarii potentialului de interactiune intre particule, pentru reala intelegere a comportamentului gazelor. Lipsa unei intelegeri corecte a potentialului de interactiune intre particule se datoreaza untilizarii tehnicilor din mecanica statica sau din mecanica cuantica, devenind un subiect fara rezolvare inca de la inceputurile interpretarii in secolul trecut.

In concluzie, putem spune ca gazul real este acela care are masa mi>0, volum vi>0 si forte de interactiune fi 0.

B) Gazul perfect

Este o notiune ipotetica care nu se regaseste in realitate;un model fizico-matematic nascut din una din teoriile formulate de mintea umana: Teoria cinetica a gazelor. Una din realizarile acestei teorii a fost sa explice in masura convingatoare legile empirice ale gazelor, Legea lui Graham si altele rezultate din ea, de exemplu notiunea de echipartitie a energiei totale a unui sistem. Cele doua modalitati simple de prezentare a acesteia sunt: 1)Teoria cinetica a gazelor perfecte si 2) Teoria cinetica a gazelor ca si sfere rigide.

Teroria cinetica a gazelor perfecte

Postulatele sale sunt urmatoarele:

1. Un gaz perfect este un sistem format din un mare numar de particule punctiforme caracterizate prin miscare haotica.
2. Particulele sale au masa initiala >0 dar volum nul: vi=0.
3. Fortele de interactiune, nu exista atractie sau respingere intre particule (fi=0), neexistind potential de interactiune intre ele.
4. Toata energia interna se regaseste sub forma de energie cinetica translationala.
5. Poseda viteza si urmaresc sau respecta legile miscarii newtoniene.
6. Disperseaza in linie dreapta.
7. Impactul cu peretii vasului este perfect elastic, energia cinetica neputind fi convertita in alte forme de energie, ca de exemplu caldura.

Se pot trage urmatoarele concluzii:

1. Ca si particule sunt rapide, nu se lovesc intre ele ci numai cu peretii vasului.
2. Cum miscarea este aleatorie, schimbarea directiei miscarii particulelor este rezultatul ciocnirii de peretii vasului.
3. Cum nu exista forte de interactiune, gazul perfect nu condenseaza.
4. Avind numai energie cinetica translationala, particulele constituiente a gazului perfect pot fi asociate doar cu molecule atomice sau monoatomice (moleculele poliatomice poseda energie cinetica de vibratie sau rotatie).

Dupa acest model Teoria cinetica a gazelor furnizeaza urmatoarea ecuatie:

P.V = ⅓.N.m.c2

combinat cu urmatoarea relatie:

⅓N.m.c2=3/2 R.T

rezulta faimoasa ecuatie a lui Clapeyron:

P.V = n.R.T

stabilind o legatura intre teorie experimentala si rezultat.

Teoria cinetica a gazelor ca si sfere rigide

Postulatele sale sunt urmatoarele:

1. Gazul perfect este un sistem format dintr-un numar mare de particule considerate a fi sfere rigide de diametru 'd' caracterizate prin miscare haotica.
2. Acestea au masa mi>0 dar marimea lor (volumul) este mic (nesemnificativ in termenii compararii distantelor dintre ele cu marimea vasului care contine gazul).
3. Particulele nu exercita forte de interactiune (respingere sau atractie) apreciabile, exceptie facind coliziunile care sunt elastice.
4. Toata energia interna se regaseste sub forma de energie cinetica translationala.
5. Poseda viteza si se supun legilor Newtoniene.
6. Disperseaza in linie dreapta.
7. Impactul cu peretii vasului este perfect elastic, energia cinetica neputind fi convertita in alte forme de energie, ca de exemplu caldura.
.
Se pot trage urmatoarele concluzii:

1. Daca ar trebui stabilit ca volumul molecular este mic, spunind ca suma volumelor particulelor este nesemnificativa (exista putine particule), cu alte cuvinte se presupune in fapt ca sistemul se afla in presiune scazuta.
2. A afirma ca particulele nu exercita forte de interactiune apreciabile, implica deasemenea existenta unui numar mic de particule; in cele din urma deasemenea presupunem, ca sistemul se afla in presiune scazuta.
3. A avea energie cinetica translationala inseamna a asocia particulele gazului cu atomi au monoatomi atita vreme cit cele poliatomice poseda energie de vibratie sau rotatie.

Cu aceste postulate avem doua alternative de dezvoltare a Teoriei cinetice a gazelor:

a) Fara a lua in considerare marimea particulelor dar acceptind conditiile vi→0 si fi=0, reprezinta ecuatia lui Clapeyron; oricum, cu aceste conditii sunt valabile numai in situatii de foarte scazuta presiune (p=0). Acesta este modelul gazului ideal.

b) Luind in considerare marimea particulelor va exista un volum de molecule care trebuie scazut din volumul total al vasului pentru a face loc gazului; chiar considerind absenta fortelor intermoleculare modelul va reproduce urmatoarea ecuatie, cunoscuta ca si ecuatia lui Hirn:
P.(V-b) = R.T

C) Gazul ideal

Comparind consideratiile prezentate anterior asupra gazelor reale si perfecte ajungem la urmatoarea problema: avem un gaz real a carui proprietati P, V, T pot fi determinate experimental, pentru care vrem sa obtinem ecuatia de stare, ceea ce reprezinta un bun aranjament comparativ cu valorile experimentale.

Pe de alta parte avem o ecuatie teoretica valida pentru un gaz care nu exista. Mai mult de atit avem ecuatii empirice obtinute prin rezultate experimentale ale comportamentului gazelor reale, in conditii particulare in acord cu concluziile Teoriei cinetice a gazelor perfecte. Gazul ideal are rolul de legatura intre cel real si cel perfect cu finalitatea de a da coerenta situatiei prezentate anterior. In aceste conditii gazul ideal este un gaz real supus conditiilor determinate, in general P=0, astfel ca sunt indeplinite urmatoarele relatii:

1. Volumul vi al particulelor este foarte redus relativ la volumul vasului. In aceste conditii rezulta:

vi/v→0 vi→0

2. Distantele dintre particule sunt asa de mari incit fortele de interactiune intre ele sunt foarte slabe; se poate scrie :

fi = 0

Aceste relatii pot fi observate daca ar fi sa adoptam urmatoarele conditii:

P=0 sau T=0

Cum este mult mai usor sa lucrezi cu conditii P=0 ( la alta, T, dincolo de dificultatea operatiei, este limitata pentru disocierea particulelor), aceasta fiind conditii des utilizata pentru a obtine ecuatia gazului ideal. Cu aceste consideratii ecuatia care reprezinta riguros comportamentul gazului ideal este:

Lim P.V = nR.T p0

In concluzie, gazul ideal este acela pentru care consideram masa mi>0, volum vi=0 si forte de interactiune fi=0. « mai multe referate din Fizica