Ідеальний газ

Ідеа́льний газ (рос. идеальный газ; англ. ideal gas, нім. ideales Gas n) — це газ, в якому молекули можна вважати матеріальними точками, а силами притягання й відштовхування між молекулами можна знехтувати. У природі такого газу не існує, але близькими за властивостями до ідеального газу є реальні розріджені гази, тиск в яких не перевищує 200 атмосфер і які перебувають при не дуже низькій температурі, оскільки за таких умов відстань між молекулами набагато перевищує їх розміри.

Розрізняють три типи ідеального газу:

Класичний ідеальний газ або газ Максвелла-Больцмана.
Ідеальний квантовий газ Бозе (складається з бозонів). Див. статистика Бозе-Ейнштейна.
Ідеальний квантовий газ Фермі (складається з ферміонів).
Термодинаміка класичного ідеального газу[ред. • ред. код]

Термодинамічні властивості ідеального газу можна описати такими двома рівняннями:

Стан класичного ідеального газу описується рівнянням стану ідеального газу:

Внутрішня енергія ідеального газу описується наступним рівнянням:

Зако́н Бо́йля — Маріо́тта — закон ідеальних газів, згідно з яким добуток тиску на об'єм незмінної маси такого газу при сталій температурі є величина стала:

$\! pV = const$

У певних межах справедливий для розріджених реальних газів, тобто для природних і нафтових вуглеводневих газів за нормальних (чи стандартних) умов. Тоді його записують так: p₀ V₀ = pV, де індекс нуль означає ці умови.

Закон відкрив і опублікував у 1662 році Роберт Бойль. Едм Маріотт опублікував такий же закон в 1676 році на основі незалежних досліджень.

На термодинамічній діаграмі p — V ізотермічний процес зображаєтсья кривою, що називаєься ізотермою.

Зако́н Гей-Люсса́ка — назва двох законів, що описують властивості газів.

1) Закон теплового розширення газів: при сталому тискові залежність об'єму V_t даної маси газу від температури описується формулою:

V_t/T = const

або

V_t=V₀(1+ αt),

де V₀ — об'єм газу при даному тискові і при температурі 273,15 К, t — температура (емпірична) за шкалою Цельсія, Т — термодинамічна температура, α — коефіцієнт об'ємного розширення газу (для інертних газів, водню і кисню, та дорівнює коефіцієнту об'ємного розширення ідеального газу α = 1/(273,15 К)).

2) Закон об'ємних відношень, за яким при постійних температурі і тиску об'єми газів, які вступають у реакцію, відносяться між собою і до об'ємів газоподібних продуктів реакції, як невеликі прості числа. Наприклад, при взаємодії одного об'єму водню з одним об'ємом хлору утворюється два об'єми хлористого водню.

Закон носить ім'я французького вченого Жозефа-Луї Гей-Люссака.

Зако́н Ша́рля — назва закону, що описує властивості газів. Описує ізохорний процес в ідеальному газі.

Закон теплового розширення газів: при сталому об'ємі залежність тиску Р даної маси газу від температури описується формулою:

$\frac{P}{T} = \text{const}$ ,

де Т — термодинамічна температура; Р — тиск газу.

$\! p=p_0(1+ \alpha_pt)$ , чи $p=\alpha_p p_0 T = {p_0 \cdot {{T} \over{T_0}}}$ ,

де $p_0$ — тиск газу при температурі $T_0=273.16 K$ ,

$\alpha_p= { {p} \over {p_o T}}$ — термічний коефіцієнт тиску, що характуризує відносне збільшення тиску газу при нагріванні його на один градус.

Закон носить ім'я французького вченого Жака Шарля.