ΙΔΑΝΙΚΑ ΑΕΡΙΑ

ΙΔΑΝΙΚΑ ΑΕΡΙΑ

ΙΔΑΝΙΚΑ ΑΕΡΙΑ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Οι νόμοι των αερίων ισχύουν για τα διάφορα αέρια με μικρές ή μεγάλες αποκλίσεις.Για ένα μονοατομικό αέριο ισχύουν με μεγαλύτερη ακρίβεια σε αντίθεση για ένα πολυατομικό αέριο που βρίσκονται στις ίδιες συνθήκες.Επίσης ισχύουν με μεγαλύτερη ακρίβεια για τα θερμά και αραιά αέρια από ότι για τα πυκνά και ψυχρά.

Οι ιδιότητες των ιδανικών αερίων στηρίχτηκαν κυρίως στα πειραματικά δεδομένα της κίνησης Brown 

 Η ανάγκη όμως να μελετήσουμε τη συμπεριφορά των αερίων κατά ενιαίο τρόπο μας υποχρεώνει να φανταστούμε ότι υπάρχει ένα τέτοιο αέριο στα μόρια του οποίου αποδίδουμε ορισμένες ιδιότητες.Οι ιδιότητες αυτές στηρίχτηκαν κυρίως στα πειραματικά δεδομένα της κίνησης Brown.

Το ιδανικό αέριο είναι ένα πρότυπο συμπεριφοράς των αερίων

 Έστω ότι κάποιο αέριο υπακούει με ακρίβεια στους νόμους αυτούς ανεξάρτητα από το αν είναι θερμό ή ψυχρό,πυκνό ή αραιό.Ένα τέτοιο αέριο ακριβώς επειδή στην πραγματικότητα δεν υπάρχει θα ονομάζεται ιδανικό αέριο.Το ιδανικό αέριο είναι ένα πρότυπο συμπεριφοράς των αερίων.

ΟΡΙΣΜΟΣ ΙΔΑΝΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ

 Μακροσκοπικά Ιδανικό αέριο ή τέλειο αέριο ονομάζεται το αέριο που ακολουθεί τους νόμους των αερίων σε οποιεσδήποτε συνθήκες κι αν βρίσκεται.

Μακροσκοπικά Ιδανικό αέριο ή τέλειο αέριο ονομάζεται το αέριο που ακολουθεί τους νόμους των αερίων σε οποιεσδήποτε συνθήκες κι αν βρίσκεται

 Μελετώντας τη συμπεριφορά του ιδανικού αερίου μπορούμε να προβλέψουμε τη συμπεριφορά των αερίων.Οι νόμοι των αερίων που βρέθηκαν πειραματικά,μπορούν να ερμηνευτούν αν μελετήσουμε την κίνηση των μορίων του ιδανικού αερίου,εφαρμόζοντας σ' αυτά τους γνωστούς νόμους της μηχανικής.

Η επιφάνεια ενός ιδανικού αερίου

 Το ιδανικό αέριο ικανοποιεί πλήρως την καταστατική εξίσωση.Η απεικόνισή της για διάφορες θερμοκρασίες φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Ισόθερμες αερίου

 Κάθε καμπύλη παριστάνει τη μεταβολή της πίεσης σε συνάρτηση με τον όγκο για ορισμένη μάζα αερίου σε σταθερή θερμοκρασία.Οι καμπύλες είναι υπερβολές και ονομάζονται ισόθερμες αερίου.
 Πρέπει να τονίσουμε ότι οι γραφικές παραστάσεις p-T του νόμου του Charles και V-T του Gay-Lussac αν αναφέρονταν σε ιδανικό αέριο θα ήταν συνεχείς γραμμές,για όλες τις θερμοκρασίες.

ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΙΔΑΝΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ

 Με βάση τα πειραματικά δεδομένα της κίνησης Brown αποδόθηκαν στα μόρια του ιδανικού αερίου,οι εξής ιδιότητες:

α) Τα μόρια του αερίου συμπεριφέρονται σαν μικρές όμοιες απόλυτα ελαστικές, σφαίρες που βρίσκονται σε διαρκεί και τυχαία κίνηση.Έτσι ο συνολικός όγκος των μορίων του αερίου μπορεί να θεωρηθεί αμελητέος σε σχέση με τον όγκο του δοχείου στο οποίο βρίσκεται.Επομένως κατά τις συγκρούσεις των μορίων με τα τοιχώματα του δοχείου η κινητική ενέργεια δεν αλλάζει.

β) Μεταξύ των κινούμενων μορίων δεν ασκούνται δυνάμεις παρά μόνο κατά τη στιγμή που συγκρούονται με άλλα μόρια ή με τα τοιχώματα του δοχείου.Επομένως η μεταξύ δύο συγκρούσεων κίνησή είναι ευθύγραμμη ομαλή και ισοταχής.

γ) Οι κρούσεις των μορίων με τα τοιχώματα είναι ελαστικές.Έτσι η κινητική ενέργεια του μορίου δεν αλλάζει μετά την κρούση του με το τοίχωμα.
δ) Ο χρόνος που διαρκεί η σύγκρουση είναι πού μικρός,αμελητέος. 
ε) Το μέγεθος των μορίων,σε σχέση με το χώρο που καταλαμβάνουν, θεωρείται μικρό.Έτσι ο συνολικός τους όγκος είναι αμελητέος σε σχέση με τον όγκο του δοχείου που τα περιέχει.

Με τη βοήθεια του προτύπου η κινητική θεωρία των αερίων εξηγεί αβίαστα όλους τους νόμους των αερίων

 Αν λοιπόν σ' αυτές τις παραδοχές προσθέσουμε άλλη μία,ότι δηλαδή φανταζόμαστε μεγάλο πλήθος μορίων,όπως συμβαίνει και στα αέρια,τότε έχουμε το πρότυπο του ιδανικού αερίου.Με τη βοήθεια αυτού του προτύπου η κινητική θεωρία των αερίων εξηγεί αβίαστα όλους τους νόμους των αερίων.

Η κινητική θεωρία είναι η εφαρμογή των νόμων της μηχανικής του Νεύτωνα σε μεγάλο αριθμό μορίων ιδανικού αερίου και η στατιστική επεξήγηση των αποτελεσμάτων

 Η κινητική θεωρία είναι η εφαρμογή των νόμων της μηχανικής του Νεύτωνα σε μεγάλο αριθμό μορίων ιδανικού αερίου και η στατιστική επεξήγηση των αποτελεσμάτων.Με την έκφραση στατιστική επεξεργασία εννοούμε τον υπολογισμό μέσων τιμών,όπως π.χ. μέση ταχύτητα των μορίων,μέση κινητική ενέργεια κ.λ.π.
 Η συμπεριφορά των αερίων αποκλίνει από εκείνη του ιδανικού αερίου και αυτό οφείλεται στο ότι τα μόρια των αερίων έχουν δομή,που όσο πιο πολύπλοκη είναι τόσο περισσότερο τα αέρια αυτά αποκλίνουν από το ιδανικό αέριο.Για παράδειγμα η συμπεριφορά του τρισδιάστατου CO2 αποκλίνει περισσότερο από το ιδανικό αέριο απ' ότι η συμπεριφορά του μονοατομικού He.