Gaz ideal

Gazul ideal este un model teoretic de gaz, caracterizat printr-o ecuație de stare simplă din punct de vedere matematic. Niciun gaz real nu se comportă exact așa.[1] Modelul gazului ideal este folosit de inginerii care lucrează cu gaze deoarece este simplu și aproximează bine pe un domeniu larg al parametrilor comportarea gazelor în timpul transformărilor termodinamice.[2]

Comportarea gazului ideal este foarte asemănătoare cu a gazului perfect, care însă este definit în mod diferit de gazul ideal. Această comportare asemănătoare poate duce la confundarea acestor două noțiuni, chiar în lucrări prestigioase, mai ales că din punctul de vedere al aplicațiilor tehnice, faptul că sunt definite diferit adesea nu deranjează.

Definiție

Gazul ideal este un gaz, considerat ca fiind format din particule individuale aflate în mișcare aleatorie, care satisface exact următoarele două cerințe:

  • ecuația termică de stare: sistemul termodinamic care conține gazul respectă ecuația Clapeyron:[2][3][4]
p V = n R T {\displaystyle pV=nRT\,}
unde
p {\displaystyle p\,} este presiunea în sistem;
V {\displaystyle V\,} este volumul sistemului;
n {\displaystyle n\,} este numărul de moli (cantitatea de substanță) din sistem;
R {\displaystyle R\,} este constanta universală a gazelor ( R {\displaystyle R\,} = 8314,472 m3 Pa K-1 kmol-1[5]);
T {\displaystyle T\,} este temperatura absolută a sistemului.
  • ecuația calorică de stare: capacitățile termice molare la presiune constantă c p M {\displaystyle c_{pM}\,} , respectiv la volum constant c V M {\displaystyle c_{VM}\,} sunt legate prin relația lui Robert Mayer:[6]
c p M − c V M = R {\displaystyle c_{pM}-c_{VM}=R\,}

Relația lui Mayer este valabilă indiferent de faptul că moleculele ar avea sau nu mișcare de rotație sau vibrație.[6] De asemenea, toate relațiile care descriu procesele termodinamice prin care poate trece o cantitate de gaz ideal sunt valabile indiferent dacă capacitățile termice molare c p M {\displaystyle c_{pM}\,} și c V M {\displaystyle c_{VM}\,} sunt constante sau nu în funcție de parametrii sistemului termodinamic.

Gazul ideal are coeficientul de dilatare egal cu cel de compresibilitate.

În practică, la gazele care se comportă asemănător cu gazul ideal variația capacităților termice cu presiunea este nesemnificativă. Se folosesc doar tabele care indică variația acestor mărimi cu temperatura,[7] ca urmare comportarea acestora se confundă cu a gazului semiperfect.

Aplicații teoretice

Conceptul de gaz ideal și îndeosebi legea gazului ideal pot fi folosite la deducerea altor ecuații cum ar fi ecuația lui Nernst pentru potențial standard de electrod.

Vezi și

Note

  1. ^ en Ideal gas, thefreedictionary.com, accesat 2010-07-04
  2. ^ a b en Ideal Gas Law - Thermodynamics, engineersedge.com, accesat 2010-07-04
  3. ^ en Equation of State (Ideal Gas) Arhivat în , la Wayback Machine., grc.nasa.gov, accesat 2010-07-04
  4. ^ de Günter Cerbe - Grundlagen der Gastechnik, München, Wien: Carl Hansen Springer, 1988, p. 30
  5. ^ en Fundamental Physical Constants - Complete Listing, nist.gov, accesat 2010-07-02
  6. ^ a b en Michael Fowler Ideal Gas Thermodynamics, virginia.edu, accesat 2010-07-04
  7. ^ Kuzman Ražnjević - Tabele și diagrame termodinamice, București: Editura Tehnică, 1978

Bibliografie

  • Moisil, George C. - Termodinamica, București: Editura Academiei RSR, 1988
  • Murgulescu, I.G., Segal, E.- Introducere în chimia fizică, vol. II, 1-Teoria molecular-cinetică a materiei, București: Editura Academiei RSR, 1979


v • d • m
Fizică statistică
Termodinamică
Calorimetrie • Capacitate termică • Căldură latentă • Ciclu termodinamic • Ciclul Carnot • Ciclul Clausius-Rankine • Coeficient de transformare adiabatică • Constanta universală a gazului ideal • Echilibru termodinamic • Energie internă • Energie liberă • Entalpie • Entalpie liberă • Entropia radiației electromagnetice • Entropia termodinamică (după Carathéodory) • Entropie • Entropie termodinamică • Evaporare • Fază (termodinamică) • Fierbere • Formula lui Planck • Fracție molară • Gaz ideal • Gaz perfect • Gaz real • Legea Boyle-Mariotte • Legea Dulong-Petit • Legea lui Avogadro • Legea lui Dalton • Legea lui Henry • Legea lui Raoult • Legile de deplasare ale lui Wien • Legile lui Kirchhoff (radiație) • Lema lui Carathéodory (termodinamică) • Mărimi molare de exces • Paradoxul lui Gibbs (termodinamică) • Perpetuum mobile • Potențial chimic • Potențial termodinamic • Presiune de vapori • Principiile termodinamicii • Principiul al doilea al termodinamicii • Principiul al doilea al termodinamicii: Planck versus Carathéodory • Principiul al treilea al termodinamicii • Principiul întâi al termodinamicii • Principiul zero al termodinamicii • Proces adiabatic • Punct de fierbere • Punct de topire • Radiație termică • Relația lui Mayer • Rezonatorul lui Planck • Sistem termodinamic • Temperatură • Termochimie • Termodinamică • Transformare Legendre • Transformare termodinamică • Termodinamică chimică •
Mecanică statistică
Teorie cinetică