İdeal Bir Gaz Nedir?

İdeal bir gaz, fizikçiler tarafından olasılık teorisi analizinde kullanılan teorik bir maddedir. İdeal gaz, hiçbir şekilde etkileşime girmeden birbirinden seken moleküllerden oluşur. Moleküller arasında çekim gücü veya itme gücü yoktur ve çarpışmalar sırasında enerji kaybı olmaz. İdeal gazlar hacimleri, yoğunlukları ve sıcaklıkları ile tamamen tanımlanabilir.

Genelde ideal gaz kanunu olarak bilinen ideal gaz için hal denklemi PV = NkT'dir. Denklemde, N molekül sayısıdır ve k Boltzmann sabitidir, ki bu kelvin başına yaklaşık 1.4 x 10 ^-23 joule eşittir. Genel olarak daha önemli olan, basınç ve hacmin ters orantılı olması ve her birinin sıcaklıkla orantılı olmasıdır. Bu, örneğin sıcaklık sabit tutulurken basınç iki katına çıkarsa, gaz hacminin yarıya düşmesi gerektiği anlamına gelir; Basınç sabit tutulurken gazın hacmi iki katına çıkarılırsa, sıcaklık da iki katına çıkarılmalıdır. Çoğu örnekte, gazdaki molekül sayısının sabit olduğu kabul edilir.

Tabii ki, bu sadece bir yaklaşımdır. Gaz molekülleri arasındaki çarpışmalar tam elastik değildir, bir miktar enerji kaybedilir ve gaz molekülleri arasındaki elektrostatik kuvvetler mevcuttur. Ancak, çoğu günlük durumda, ideal gaz kanunu, gazların gerçek davranışlarına yakından yaklaşmaktadır. Hesaplamaları yapmak için kullanılmasa bile, basınç, hacim ve sıcaklık arasındaki ilişkileri göz önünde bulundurarak bir bilim insanının bir gazın davranışını sezgisel olarak anlamasına yardımcı olabilir.

İdeal gaz hukuku genellikle insanların giriş fizik veya kimya dersinde gazları çalışırken öğrendikleri ilk denklemdir. Van der Waal'ın ideal gaz yasasının temel varsayımlarında yapılan birkaç küçük düzeltmeyi içeren denklemi aynı zamanda birçok giriş dersinde de verilmektedir. Bununla birlikte, pratikte, düzeltme o kadar küçüktür ki, ideal gaz yasası verilen bir uygulama için yeterince doğru değilse, Van der Waal denklemi de yeterince iyi olmayacaktır.

Termodinamiklerin çoğunda olduğu gibi, ideal gazın da bir denge durumunda olduğu varsayılmaktadır. Bu varsayım, basınç, hacim veya sıcaklık değişiyorsa açıkça yanlıştır; Bu değişkenler yavaş değişiyorsa, yarı statik denge denilen bir durum varsa, hata kabul edilebilir derecede küçük olabilir. Yarı statik denge varsayımını bırakmak, istatistiksel fiziğin daha karmaşık dünyası için termodinamiğin geride bırakılması anlamına gelir.