МОЛЕКУЛА-КИНЕТИКАЛЫҚ ТЕОРИЯДАҒЫ ИДЕАЛ ГАЗ

Заттың негізгі қасиеттерін молекула-кинетикалық теорияға негіздей отырып, сапа жағынан түсіндіру онша күрделі емес. Алайда молекулалардың өз қасиеттерімен, олардын, саны және қозғалыс жылдамдығы, сондай-ақ, тәжірибе жүзінде өлшенетін шамалар (қысым, температура т. б.) арасындағы сандық қатыстарды тағайындайтын теория тым күрделі. Біз айтарлықтай сиретілген газдар теориясымен танысумен шектелеміз.

Идеал газ. Сиретілген газда молекулалар арасындағы қашықтық олардың өлшемдерінен әлденеше есе артық болады.

Бұл жағдайда молекулалар арасындағы өзара әсер елеусіз өте аз және молекулалардың кинетикалык, энергиясы өзара әсерлесудің потенциалдык, энергиясынан әлдеқайда көп. Газ молекулаларын тым кішкентай қатты шар деп қарастыруға болады. Молелулалары арасында өзара әсер етуші күрделі күштер әрекет ететін нақты газдың орнына, біз оның физикалық моделін қарастыратын боламыз. Бұл модель - идеал газ деп аталады. Идеал газ - бұл молекулалары арасындағы өзара әсер елеусіз аз болатын газ.

Физикалық модель нақты жиынтықтың жай-күйінің зерттелетін зандылықтарын түсіндіруге аса қажетті қасиеттерін ғана назарға алады.

Ешбір модель жиынтықтың барлық қасиетін бере алмайды. Қазір бізге мынадай барынша шағын есепті шешуге тура келеді. Молекула-кинетикалық теорияның жәрдемімен сиретілген газдың ыдыстың қабырғасына түсіретін қысымын есептеу қажет. Бұл есеп үшін идеал газдың моделі толық жарамды екенін көрсетеді. Ол тәжірибе жүзінде айқындалған нәтижеге алып келеді. Сиретілген нақты газдар өзін шын мәнінде идеал газ сияқты ұстанады.

Молекула-кинетикалық теориядағы газ қысымы. Газ жабық ыдыста тұрсын делік. Манометр газдың р_о қысымын көрсетеді. Бұл қысым қалай пайда болады?

Газдың әрбір молекуласы ыдыстың қабырғасына соқтығып, аз уақыт қана оған белгілі бір күшпен әсер етеді. Қабырғаға ретсіз соққылаулар нәтижесінде, қабырғаның аудан бірлігіне барлық молекулалар тарапынан әсер етуші күш, яғни қысым, уақыт өткен сайын, шамамен 1-суретте көрсетілгендей тез өзгеретін болады. Алайда жеке молекулалардың соққылары туғызатын әсер соншалықты әлсіз, олар манометрге сезілмейді. Манометр өзінің сезімтал элементі - мембрананың әрбір аудан бірлігіне уақыт бойынша орташа әсер етуші күшті тіркейді. Қысымның аздаған өзгерісіне қарамастан, оның Р_о орта мәні іс жүзінде толық айқын шама болады екен, өйткені қабырғаға соқтығу өте көп те, ал молекулалардың массасы өте аз.

1-сурет

Газ қысымының пайда болуын қарапайым механикалык модельдің көмегімен түсіндіруге болады. Дискіні, ол металл шыбықпен коса вертикаль осьтен айнала бұрылатындай етіп, тігінен шыбыққа бекітеміз (2-сурет). Көлбеу науаның көмегімен дискіге ұсак батыраның ағынын (бытыралар молекулалардың міндетін атқарады) бағыттаймыз. Бытыралардың үздіксіз көптеген соққылары нәтижесінде, дискіге қандай да бір орта күш әсер ететін болады да, ол күш барып, II серпімді табақшаның (пластинаның) иілуін туғызады. Жеке бытыралардың соққысынан болатын әсер байқалмайды.

2-сурет

Идеал газ - нақты газдың моделі. Бұл газдың молекулалары бір-біріне әсер етпейтін титімдей шарлар. Газ молекулалары ыдыстың қабырғаларымен соқтығысып, оған қысым түсіреді.

Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев. Физика. -Алматы, 1998. -256 бет.