Вивчаючи поведінку газів у фізиці, часто виникають задачі на визначення запасеної в них енергії, яку теоретично можна використовувати для здійснення деякої корисної роботи. У цій статті розглянемо питання, за якими формулами внутрішня енергія ідеального газу може бути розрахована.
Поняття про ідеальному газі
Чітке розуміння концепції ідеального газу важливо при вирішенні завдань з системами, що знаходяться в цьому агрегатному стані. Будь газ приймає форму і об’єм посудини, в який його поміщають, проте, не всякий газ є ідеальним. Наприклад, повітря можна вважати сумішшю ідеальних газів, в той же час водяна пара не є таким. В чому ж полягає принципова різниця між реальними газами та їх ідеальною моделлю?
Відповіддю на поставлене питання будуть дві такі особливості:
- співвідношення між кінетичною і потенційною енергією молекул і атомів, що складають газ;
- співвідношення між лінійними розмірами частинок газу і середньою відстанню між ними.
Газ вважається ідеальним тільки в тому випадку, коли середня кінетична енергія його часток набагато більше енергії зв’язку між ними. Різниця між цими енергіями така, що можна вважати, що взаємодія між частинками повністю відсутня. Також для ідеального газу характерна відсутність розмірів у його частинок, вірніше ці розміри можна не враховувати, оскільки вони набагато менше середніх межчастичных відстаней.
Хорошими емпіричними критеріями, що дозволяють визначити ідеальність газової системи, є такі її термодинамічні характеристики, як температура і тиск. Якщо перша більше 300 К, і друге менше 1 атмосфери, то будь газ може покладатися ідеальним.
