Идеальный газ
Газы — это очень перегретые пары. Газ, как полагают, ведет себя идеально, когда его давление очень низкое, а температура значительно выше, чем критическая. Критическая температура вещества — это самая высокая возможная температура, при которой вещество может существовать как жидкость. Выше этой температуры нет никаких различий его свойств в жидкой и газообразной фазах. Например, при стандартном атмосферном давлении кислород сжижается в точке кипения —183°С. Если его давление повысить до 5171 кПа, его можно преобразовать в жидкость при —119°С. Следовательно, это также самая высокая температура, при которой газ можно сжать. —119°С — это критическая температура кислорода.
Если кислород существует при температуре, которая намного больше —119°С, он будет вести себя как идеальный газ, придерживаясь законов Боиля-Мариотта и Гей-Люссака.
Идеальный газ — это теоретическая модель газа, в которой предполагается, что частицы (молекулы или атомы) не взаимодействуют друг с другом, за исключением абсолютно упругих столкновений, и что объем, занимаемый частицами газа, незначителен по сравнению с объемом, в котором газ содержится. Эта модель позволяет упростить изучение поведения газов, делая возможным выведение ряда важных уравнений и законов, таких как уравнение состояния идеального газа:
P*V = n*R*T*P*V=n*R*T
- где P — давление газа,
- V — его объем,
- n — количество вещества газа в молях,
- R — универсальная газовая постоянная, а
- T — абсолютная температура газа в кельвинах.
Хотя ни один реальный газ не является идеальным, многие газы при низком давлении и высокой температуре ведут себя достаточно близко к идеальному, что позволяет использовать это упрощение для решения многих практических задач в физике и инженерии. Законы идеального газа, такие как закон Бойля-Мариотта, закон Шарля и закон Гей-Люссака, объединяются в уравнение состояния, обеспечивая мощный инструмент для анализа и прогнозирования поведения газов в различных условиях. Важно отметить, что при высоких давлениях и низких температурах взаимодействие между молекулами становится значительным, и поведение реальных газов начинает существенно отклоняться от идеального. В этих условиях для описания поведения газов используются более сложные модели, такие как уравнение Ван-дер-Ваальса, учитывающее взаимное притяжение молекул и конечный размер частиц.