Gaz doskonały tworzą cząsteczki nie posiadające struktury wewnętrznej, o zaniedbywalnie małych rozmiarach, posiadające symetryczną budowę.
Cząstki wykonują wyłącznie ruch postępowy (nie występuje ruch drgający i obrotowy).
Cząstki nie oddziałują ze sobą, z wyjątkiem sytuacji zderzenia. Zderzenia trwają zaniedbywanie krótki czas. Zderzenia są idealnie sprężyste.
W trakcie zderzeń następuje wymian energii mechanicznej (kinetycznej) i pędu zgodnie z zasadami zachowania energii mechanicznej przy siłach zachowawczych oraz z zasadą zachowania pędu.
Teoria kinetyczno-molekularna gazu doskonałego
Model gazu doskonałego jest klasycznym przykładem jak konieczne jest stosowanie modeli do opisu zjawisk fizycznych.
Każda, nawet mała ilość gazu zawiera ogromne ilości cząsteczek gazu. Konieczne jest więc stosowanie wielkości charakteryzujących gaz za pomocą wielkości statystycznych. Mimo swej prostoty model gazu doskonałego świetnie sprawdza się w warunkach, gdy gaz występuje pod niskim ciśnieniem i w temperaturze zbliżonej do otaczającej nas.
Model gazu doskonałego
Gaz doskonały tworzą cząsteczki nie posiadające struktury wewnętrznej, o zaniedbywalnie małych rozmiarach, posiadające symetryczną budowę.
Cząstki wykonują wyłącznie ruch postępowy (nie występuje ruch drgający i obrotowy).
Cząstki nie oddziałują ze sobą, z wyjątkiem sytuacji zderzenia. Zderzenia trwają zaniedbywanie krótki czas. Zderzenia są idealnie sprężyste.
W trakcie zderzeń następuje wymian energii mechanicznej (kinetycznej) i pędu zgodnie z zasadami zachowania energii mechanicznej przy siłach zachowawczych oraz z zasadą zachowania pędu.
Energia wewnętrzna gazu doskonałego
Energia wewnętrzna gazu doskonałego równa jest sumie energii ruchu chaotycznego cząstek gazu (ruchu postępowego).
Dalej założymy, że bierzemy pod uwagę wyłącznie średnią energię kinetyczną. Wtedy
Dalej dostaniemy więc
Sumę N jednakowych składników można zastąpić iloczynem liczby N i tego składnika
Energię kinetyczną jednej cząsteczki gazu można zapisać jako
Stała k, to stała Boltzmanna, a NA to liczba Avogadro określająca ilość cząsteczek w 1 molu gazu.
Inna postać wzoru na energię wewnętrzną gazu doskonałego
Wyprowadzone wcześniej wzory można zapisać trochę inaczej
Litera n oznacza ilość moli gazu doskonałego. Teraz wzór ma postać
Lecz iloczyn stałej Boltzmanna i liczby Avogadro to stała gazowa R.
Jeszcze inna postać wyrażenia na energię wewnętrzną gazu doskonałego
Gdy gaz jest jednorodny, to liczbę moli n można obliczyć dzieląc masę gazu przez masę molową.
Gdy znana jest objętość V i gęstość gazu d, to wzór otrzymuje jeszcze inną postać
Wzory z fizyki = wzory potrzebne do rozwiązywania zadań
Satelita geostacjonarny - jakie warunki musi spełniać satelita, by był stale nad tym samym punktem Ziemi?
Energia potencjalna grawitacyjna w centralnym polu grawitacyjnym
Obliczenie masy Słońca Jak zmierzyć masę Słońca? Jakie dane są do tego potrzebne?
Przemiana adiabatyczna gazu doskonałego
Pierwsza prędkość kosmiczna dla Ziemi. Z jaką prędkością porusza się sztuczny satelita Ziemi?
Obliczenie granicznej długości fali świetlnej wywołującej zjawisko fotoelektryczne w cezie.
Rozwiązane zadania z kinematyki
Wielkości opisujące ruch ciała - przykłady obliczania - przemieszczenie ciała - wektor zmiany położenia ciała.
Obliczanie szybkości średniej ruchu ciała.
Pocisk o masie m grzęźnie w desce po przebyciu odległości d. Przed uderzeniem w deskę pocisk poruszał się prostopadle do deski z prędkością v. Obliczyć siłę F działającą na pocisk w desce. Przyjąć odpowiednie założenia. Rozwiązanie
Dwa ciała o różnych masach poruszają się z takim samym przyspieszeniem. Ciało m2 ma masę 3 razy większą niż ciało m1. Siła działająca na ciało m2 jest równa 12 N. Jaka siła działa na ciało m1? Warunek - nie obliczać wartości przyspieszenia.
Pomoc z matematyki
Rozwiązane zadania i przykłady z matematyki
Pomoc z historii
Co było powodem olbrzymiego rozkwitu Grecji?