Естественные науки

В чём различие между реальным и идеальным газом??

Женя Гойник
Женя Гойник
1 433
В идеальном газе молекулы могут сталкиваться друг с другом и тем самым взаимодействовать друг с другом, но у них нет внутренних степеней свободы. И таким образом, энергия движения молекул не переходит на возбуждение внутренних степеней свободы, например на внутренние колебания молекул. Другими словами, при взаимодействии молекул друг с другом в идеальном газе точно выполняется закон сохранения импульса. Импульс не расходуется на внутримолекулярные движения.
Таким образом взаимодействие между молекулами идеального газа присутствует, но энергия этого взаимодействия остается в виде кинетической энергии движения молекул.
Кстати, молекулы идеального газа взаимодействуют и со стенками сосуда, но это взаимодействие тоже чисто упругое. Энергия не передается стенке и не расходуется на колебания стенок сосуда. Никакой принципиальной разницы между взаимодействием молекул друг с другом и взаимодействием молекул и стенок сосуда нет. (Стенку сосуда можно представлять просто как очень большую молекулу. )
В реальном газе молекулы взаимодействуют между собой неупруго, то есть при столкновении часть энергии уходит на возбуждение внутненних движений в молекуле. Поэтому в реальном газе, если рассматривать молекулы как точки, не выпорлняется закон сохранения импульса. (На самом деле он сохраняется, просто часть этого импульса переходит во внутренние движения в самой молекуле. )
Поэтому чтобы смоделировать реальным газом идеальный газ, надо чтобы газ был очень разрежен, чтобы столкновения молекул были редкими. Или надо, чтобы внутренние степени свободы молекулы реального газа плохо возбуждались, то есть взаимодействия молекул были достаточно упругими.
Yu
Yulk@
70 005
Лучший ответ
Идеальный газ - газ, в котором его частицы не взаимодействуют.

Разумеется, в реальном мире это всегда не так, но идеальный газ - приближение, которое зачастую оказывается правомерным. Так, например, в воздухе, которым мы дышим, при 20 градусах Цельсия, пробег частиц (молекул газов, составляющих воздух) от одного соударения до другого составляет примерно 0,1мм. Учитывая, что размер молекул - порядка 1нм, получается, что расстояния между частицами газов в воздухе в 100 000 больше самих частиц. Значит, приближение допустимо и воздух вполне тянет на идеальный газ.
в идеальном нет взаимодействия между молекулами
Идеальный газ — математическая модель газа, в которой предполагается, что потенциальной энергией молекул можно пренебречь по сравнению с их кинетической энергией. Между молекулами не действуют силы притяжения или отталкивания, соударения частиц между собой и со стенками сосуда абсолютно упруги, а время взаимодействия между молекулами пренебрежимо мало по сравнению со средним временем между столкновениями.

Модель широко применяется для решения задач термодинамики газов и задач аэрогазодинамики. Например, воздух при атмосферном давлении и комнатной температуре с большой точностью описывается данной моделью. В случае экстремальных температур или давлений требуется применение более точной модели, например модели газа Ван-дер-Ваальса, в котором учитывается притяжение между молекулами.

Различают классический идеальный газ (его свойства выводятся из законов классической механики и описываются статистикой Больцмана) и квантовый идеальный газ (свойства определяются законами квантовой механики, описываются статистиками Ферми — Дирака или Бозе — Эйнштейна) .