იდეალური აირი

იდეალური აირი — აირის თეორიული მოდელი, რომელიც ფართოდ გამოიყენება რეალური აირების ქცევის და თვისებების აღწერისათვის, საშუალო წნევისა და ტემპერატურის დროს. ამ მოდელში პირველ რიგში იგულისხმება, რომ აირის ნაწილაკები არ ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან (მათი ზომები ძალიან მცირეა, ამიტომ არ არის ნაწილაკთა შორის ურთიერთდაჯახება) მოცემულ მოცულობაში. ეს ნაწილაკები ურთიერთქმედებენ მხოლოდ ჭურჭლის კედლებთან. მეორე პირობის თანახმად, ნაწილაკებს შორის არ არის ელექტრული და გრავიტაციული ურთიერთქმედება, რის შედეგად მოლეკულურ-კინეტიკური თეორიის თანახმად მივდივართ იდეალური აირის თერმოდინამიკასთან.
ზოგიერთ გაფართოებულ მოდელებში იდეალური აირის ნაწილაკებს გააჩნიათ შინაგანი სტრუქტურა და ზომები. ნაწილაკები წარმოდგენილები არიან ელიფსოიდების ან სფეროების სახით, რომლებსაც გააჩნია ხისტი კავშირები, ამიტომ აირის მრავალატომიანი მოლეკულების ნაწილაკების სახით ქმნიან იმის ალბათობას, რომ უნდა ჩავთვალოთ არა მარტო გადატანითი მოძრაობა, აგრეთვე ბრუნვითი — რხევითი მოძრაობა. ამასთანავე არ არის გამორიცხული ცენტრალური და არაცენტრალური დაჯახების ალბათობა.
იდეალური აირის მოდელი გამოიყენება აირის თერმოდინამიკის და აეროდინამიკის ამოცანების ამოსახსნელად. მაგალითად:ჰაერი 0 — ატმოსფერული წნევისა და ოთახის ტემპერატურის დროს პრაქტიკული გამოთვლების შემთხვევაში კარგად აღიწერება იდეალური აირის მოდელის მეშვეობით.
როდესაც გვაქვს ისეთი შემთხვევა, რომ წნევა დიდია, საჭირო არის გამოვიყენოთ უფრო ზუსტი რეალური აირის განტოლებები. მაგალითად ვან-დერ-ვაალსის განტოლებები, რომლითაც განსაზღვრულია მოლეკულათა შორის ურთიერთქმედება და ზომები. მაღალი ტემპერატურის შემთხვევაში რეალური აირის მოლეკულებს შეუძლიათ დისოციაცია — დაიშალონ მათ შემადგენელ ატომებად, ან ატომებს შეუძლიათ იონიზირება ელექტრონების განტოლების შედეგად. ამიტომ მაღალი — წნევის და — ტემპერატურის დროს იდეალური აირის მდგომარეობის განტოლება შეიძლება გამოვიყენოთ ზოგიერთი დაშვებებით, ან საერთოდ არ დაუშვათ.
კლასიკური იდეალური აირი
კლასიკური იდეალური აირის სითბოტევადობა არ არის დამოკიდებული ტემპერატურაზე. მისი თვისებები გამოიყვანება კლასიკური მექანიკის კანონებით და ექვემდებარება მაქსველი-ბოლცმანის სტატიკას.
კვაზიკლასიკური იდეალური აირი
კვაზიკლასიკური იდეალური აირი (ასეთი აირის თვისებები განისაზღვრებიან კვანტური მექანიკის კანონებით და აღიწერებიან ფერმი-დირაკის და ბოზე-აინშტაინის კანონებით) აღიწერება საკუთარი განტოლებით. სითბოტევადობა, მოცემული აირისთვის, დამოკიდებულია ტემპერატურაზე, ამავედროულად ცალკეული აირისთვის ინდივიდუალურია. ძალიან ხშირად, კლასიკური და კვაზიკლასიკური იდეალურ აირებს შორის განსხვავება განიხილება, როგორც „არაკვანტური იდეალური აირი“.
მიმოხილვა
მიკროსკოპული განხილვის შემთხვევაში ეს აირები ექვემდებარებიან აირის მდგომარეობის კლაპეირონის განტოლებას — და მენდელეევ-კლაპეირონის — განტოლებას, რომელსაც იდეალური აირის მდგომარეობის განტოლებასაც უწოდებენ.
განტოლებაში:
— აირის წნევა (ერთეული სისტემაში - პასკალი(პა))
— აირის მოცულობა (ერთეული სისტემაში - მ3)
— აირის მასა (ერთეული სისტემაში - კგ)
— აირის მოლური მასა - გვიჩვენებს რის ტოლია მოცემული აირის 1 მოლის მასა (ერთეული სისტემაში - 1/მოლი = 10-3 გ/მოლი)
— აირის უნივერსალური მუდმივა (ჯ/(მოლი K))
— აირის აბსოლუტური ტემპერატურა
ზოგჯერ დამატებით მიუთითებენ იმას, რომ კლასიკური იდეალური აირისთვის სამართლიანი არის ჯოულის კანონი. მეორე მხრივ ჯოულის კანონი განიხილება, როგორც ექსპერიმენტალური მონაცემების და პარამეტრების შემოტანით თერმოდინამიკიდან.
ლიტერატურა
ტატიშვილი ქ., ბერია ზ., ფიზიკა, გვ., 78–79, თბ., 2016.
სქოლიო
აეროდინამიკა