גז אידאלי

מתוך אסטרופדיה
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

גז אידאלי (באנגלית: Ideal Gas) מוגדר כגז שמקיים בדיוק את משוואת הגז האידאלי (ראה להלן).

על מנת שגז יקיים את משוואת הגז האידאלי הוא צריך להיות מורכב ממולקלות או אטומים שתופשים נפח זניח מסה"כ הנפח שבו מצוי הגז, הכוחות בינהם זניחים, וההתנגשויות בין המולקולות למולקולות אחרות הינן התנגשויות אלסטיות (התנגשות אלסטית הינה התנגשות שבה נשמרת האנרגיה הקינטית לפני ואחרי ההתנגשות, התנגשות אלסטית מתרחשת אם במהלך ההתנגשות האנרגיה הקינטית איננה מומרת לסוג אחר של אנרגיה, למשל חום).

משוואת הגז האידאלי או חוק הגז האידאלי (Ideal Gas Law) – הינה משוואה המקשרת בין לחץ הגז, P, הטמפרטורה שלו T, והנפח שלו V. ניתן לרשום את משוואת הגז האידאלי בצורות הבאות:

PV=nRT

או לחילופין:

PV=Nk_{B}T

כאשר n הינו מספר המולים של הגז, R הינו קבוע הגזים, N מספר המולקולות בגז ו kB הינו קבוע בולצמן.

היסטוריה

חוק הגז האידאלי התגלה ע"י חיבור של שני חוקים:

  1. חוק צ'ארלס שהתגלה בשנת 1787 ע"י הפיזקאי ג'ק צ'ארלס (Jacques Charles), שקובע כי בלחץ קבוע הנפח של הגז מתכונתי לטמפרטורה של הגז.
  2. חוק בויל שהתגלה בשנת 1662 ע"י רוברט בויל (Robert Boyle) , שקובע כי בטמפרטורה קבועה מכפלת הלחץ והנפח קבועה.

סטיות מחוק הגז האידאלי

במקרים רבים בטבע גזים מתנהגים בקרוב טוב כמו גז אידאלי. במקרים אחרים, למשל כאשר גז נמצא במצב דחוס, ההנחה שגודל המולקולות זניח ביחס למרחק בינהם ושהם אינם מפעילים כוח זה על זה איננה נכונה.

להלן מספר דוגמאות:

1. במקרה כזה, קיים תיקון לחוק הגז האידאלי שנקרא משוואת ואן-דר-וואלס (van der Waals equation).

2. כאשר הגז חם מאד ודליל אזי לחץ הקרינה של הגז נעשה דומיננטי.

3. כאשר גז פרמיונים (אלקטרונים או נוקלאונים) נדחס לצפיפיות עצומות נכנס לפעולה עיקרון קוונטי הקרוי האיסור של פאולי. במקרה זה הגז הינו גז מנוון והוא איננו מקיים את חוק הגז האידאלי.

קישורים:

· תרמודינמיקה של גז אידאלי : http://scienceworld.wolfram.com/physics/IdealGasLaw.html