Модель идеального газа в термодинамике - Шпаргалка

Наиболее простой моделью системы многих частиц является идеальный газ. Это газ, по определению, состоящий из точечных материальных частиц с конечной массой, между которыми отсутствуют силы, действующие на расстоянии, и которые сталкиваются между собой по законам соударения шаров. В реальных системах это справедливо когда энергией взаимодействия можно пренебречь по сравнению с энергией самих частиц.Размер частиц идеального газа, как твердых правильных сфер, намного меньше среднего расстояния между ними, именно поэтому интервал времени между столкновениями много больше времени самого столкновения, значит можно считать, что частицы движутся равномерно и прямолинейно подавляющую долю времени наблюдения.В результате многочисленных столкновений следует оценивать следующие эффекты: 1. Частицы выделенной группы наблюдения после столкновений рассеиваются в пространстве, занимая в конце концов бесконечно большой объем. Поэтому идеальный газ ограничивают или визуально, или стенками. Например, при равновесии стенки можно заменить замкнутой границей, (визуально) выделенной в самом газе, через которую происходит лишь обмен молекул, эквивалентный упругому отражению молекул от стенок. Следствием этого является давление газа не стенку.Частицы обмениваются энергией, изменяя свои скорости и координаты внутри объема. Тогда, при неизменных внешних параметрах, в газе установится равновесное состояние. Тогда при постоянных внешних параметрах за интервалы времени большие времени релаксации, можно считать состояние газа равновесным. Столкновения частиц приводят не только к установлению в газе одинаковой плотности, но и к равномерному распределению в пространстве направлений движения частиц: сколько частиц движется в одном направлении, столько же в среднем движется в любом другом, в том числе и в противоположном. В результате давление в идеальном газе оказывается изотропным. Поведение системы, состоящей из сравнительно небольшого числа частиц, можно описать чисто механически. Так, если в некоторый момент времени известны координаты и скорости всех частиц системы и известен закон их взаимодействия, то решая уравнения классической механики, можно найти эти координаты и скорости в любой последующий момент времени. Поэтому, если лишь слегка изменить только направление скорости и только одной молекулы, то через c, изменятся скорости у 2N других молекул, а следовательно изменится и их положение. Именно большое число частиц в системе определяет появление новых, по своему характеру статистических, закономерностей во внутренней динамике этих систем. Статистическим методом исследования называют такой метод, при котором предыдущее состояние системы определяет последующее не адекватно, а лишь с некоторой вероятностью. Найденная функция распределения позволит вычислить средние значения случайных физических величин. Макроскопическое состояние - состояние газа, характеризуемое макроскопическими параметрами, т.е. давлением, температурой и объемом. Стационарное макроскопическое состояние газа, находящегося в изолированном от внешней среды объеме V, называется равновесным: р, V, T - не зависят от времени (постоянны) и постоянны во всех частях объема.