Loading AI tools
מוויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
גז אידיאלי הוא גז היפותטי, המבוסס על מודל פיזיקלי לפיו גז מורכב מהרבה גופים נקודתיים, הנעים באופן אקראי במרחב. מודל זה נמצא בשימוש נרחב בתרמודינמיקה ובאווירודינמיקה, ומצליח לתאר היטב גזים בתנאי לחץ וטמפרטורה מתונים, כגון אוויר בלחץ אטמוספירי ובטמפרטורת החדר. ההנחה הראשונה של מודל זה היא שלא קיימת אינטראקציה בין הגופים המרכיבים את הגז, למעט התנגשויות פשוטות.
יש להשלים ערך זה: בערך זה חסר תוכן מהותי. ייתכן שתמצאו פירוט בדף השיחה. | |
במודלים שונים של הגז האידיאלי, ניתן לתאר גזים אשר לא בהכרח מורכבים מגופים נקודתיים, אלא מצבר של חלקיקים נקודתיים, הניתן להסתכל עליהם כמו על כדורים קטנים הקשורים ביניהם בקשרים אלסטיים (כגון מולקולה דו אטומית). ייצוג חלקיקי הגז על ידי מולקולות פוליאטומיות גורם להוספה של דרגות חופש נוספות במערכת. הוספת דרגות החופש מצריכה לקחת בחשבון בחישובים אנרגטיים את התנועות האפשריות של המולקולה ביחס לעצמה – כגון סיבוב או רטט סביב נקודת שיווי משקל.
את הפתרון המלא של גז אידיאלי והגדלים המאפיינים אותו אי־אפשר היה לחשב עד הופעת מכניקת הקוונטים.
המאפיינים של גז אידיאלי נקבעים מתוך המודל של הגז האידיאלי בו מתקיימות ההנחות הבאות:
משוואת המצב עבור גז אידיאלי היא:
או
כאשר:
מקרים פרטיים של משוואה זו הם חוקי הגז הפרטיים: חוק בויל-מריוט, חוק גיי-לוסאק וחוק שארל.
עבור התיקונים המוכנסים במשוואה על מנת לתאר גז דחוס, ראה גז ואן דר ואלס.
כאמור, מודל הגז האידיאלי מתאר את החלקיקים בגז, בין אם מולקולות או אטומים, בתור כדורים פשוטים ללא שום השפעה אלקטרומגנטית או כבידתית אחר על השני ועם גודל זניח, כלומר בתור חלקיקים נקודתיים.
כדי שהמודל יתאר את המציאות בצורה טובה, ישנם כמה תנאים שחייבים להתקיים:
בבידוד ריכוז הגז מתוך משוואת המצב, ניתן לראות שכאשר לחץ הגז נמוך או כאשר טמפרטורת הגז גבוהה, ריכוז הגז נמוך ולכן הוא מתאים לשימוש במשוואת הגז האידיאלי.
כאשר מייצג את ריכוז הגז.
כאשר לכל מולקולה של גז אידיאלי יש דרגות חופש ורמות אנרגיה פנימיות, אזי האנרגיה הממוצעת שלו היא
כלומר, זהו סכום של האנרגיה התרמית וכל רמת אנרגיה פנימית כפול האכלוס שלה. בדרך כלל נהוג לרשום את האנרגיה של גז אידיאלי בצורה מוכללת:
כאשר n הוא מספר המולים של הגז, R הוא קבוע הגזים ו הוא קבוע מספרי המבטא את מספר דרגות החופש: כאשר הוא מספר דרגות החופש. מספר דרגות החופש הוא לדוגמה 3 עבור גז חד אטומי, 5 עבור גז דו-אטומי ו-6 עבור מוצק.
ניתן להראות שעבור גז אידיאלי בעל דרגות חופש פנימיות עם אנרגיה
מתקיים:
כמו כן, בתהליך אדיאבטי מתקיים ש
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.