☰ Содержание · Физика

Идеальный газ и температура

Уроки 5–6 · 2 урока · П. Хабибуллаев, А. Бойдедаев, А. Бахромов, К. Суяров, Ж. Усаров, М. Юлдашева. Физика, 9 класс, переработанное и дополненное 3-е издание. Творческий дом издательства-типографии имени Гафура Гуляма, Ташкент, 2019
5

Идеальный газ

Учебник: с. 18–20
ЦельЗнать различие между идеальным и реальным газом; объяснять причину давления газа и пользоваться основным уравнением МКТ.
Новые слова
идеальный газ · ideal gazреальный газ · real gazсредняя квадратичная скорость · o‘rtacha kvadratik tezlikдавление газа · gaz bosimi
Объяснение

В разреженном газе расстояние между молекулами намного больше их размеров, поэтому молекулы можно считать материальными точками и не учитывать их взаимодействие. Газ, молекулы которого — материальные точки и не взаимодействуют, называется идеальным газом; газ, свойства которого зависят от взаимодействия его молекул, — реальным газом. Давление газа на стенку сосуда создаётся не одной молекулой, а почти непрерывными ударами огромного числа молекул; при каждом ударе молекула передаёт стенке импульс. Давление зависит от концентрации n, массы одной молекулы m₀ и средней квадратичной скорости v: p = (1/3)·n·m₀·v² (основное уравнение МКТ). Поскольку E_k = m₀v²/2 и ρ = n·m₀, отсюда следуют также формулы p = (2/3)·n·E_k и p = (1/3)·ρ·v².

Примеры
Газ имеет плотность ρ = 3 кг/м³ и среднюю квадратичную скорость 300 м/с. Давление: p = (1/3)ρv² = (1/3)·3·300² = 90 000 Па = 90 кПа.
Если p = 150 кПа и n = 2,5·10²⁵ м⁻³, то средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы E_k = 3p/(2n) = 3·1,5·10⁵ / (2·2,5·10²⁵) = 9·10⁻²¹ Дж.
Работа в классе

Безопасная модель: положите мелкий сухой горох в картонную коробку и осторожно потрясите её, ощущая удары о крышку (картон). Как меняются удары, когда вы добавляете больше горошин? Используйте только сухой горох и картонную коробку.

Упражнения
1
Какой газ называют идеальным газом?
2
Если ρ = 2 кг/м³ и v = 300 м/с, чему равно давление газа (Па)?
3
Найдите среднюю квадратичную скорость молекул газа при p = 90 кПа и ρ = 3 кг/м³.
4
Если газ сжимают при постоянной температуре так, что его объём уменьшается вдвое, почему давление растёт (с точки зрения МКТ)?