Gaz doskonały

Pojęcie gazu doskonałego zostało wprowadzone w celu przejrzystego modelowania i opisy pewnych zjawisk. Jest to więc pewien model substancji gazowej (w rzeczywistości nieistniejący). Założenia fizyczne modelu są następujące:

• cząsteczki gazu nie mają rozmiaru lecz mają masę (w fizyce mówimy o takich cząstkach : punkt materialny)
• zderzają się ze sobą sprężyście, a miedzy zderzeniami poruszają sie po liniach prostych ze stałą prędkością
• ruch cząsteczek jest chaotyczny

Właściwości takiego modelu opisuje prawo Clapeyrona:

pV=nRT

gdzie oznaczono:

• p - ciśnienie (jednostka Pa - paskal)
• V - objętość (jednostka m³)
• n - ilość moli gazu
• R - uniwersalna stała gazowa (8.314[J/(K mol)] - dżul na kelwin na mol)
• T - temperatura (jednostka K - kelwin, tzw skala bezwzględna)

Większość gazów, szczególnie przy niskim ciśnieniu, zachowuje się zgodnie z tym prawem. Dla opisania zależności wykorzystywanych podczas nurkowania, można przyjąć, że model ten opisuje znakomicie własności fizyczne gazów.

Warto zauważyć, że prawo Clapeyrona jest uogólnieniem prawa Boyle'a-Mariotte'a i prawa prawa Charles'a

Wykorzystując model gazu doskonałego można obliczyć ciśnienie jakie gaz wywiera na ścianki naczynia.

Ciśnienie jest bowiem efektem sprężystego odbijania się cząsteczek gazu od ścianek naczynia. Odczuwamy je jako jednostajną siłę wywieraną przez gaz na powierzchnię. Analogia do piłeczek tenisowych odbijających się od ściany jest dobra, należy jednak pamiętać, że takich "piłeczek" jest w jednym molu gazu ok 6*10²³ cząstek zaś pojedyncza cząstka azotu ma masę ok 5*10^-26 kg. Stąd wrażenie ciągłego nacisku.

UWAGA!

Należy pamiętać, że wszystkie obliczenia muszą być przeprowadzone w tym samym układzie jednostek (najlepiej SI)

Model gazu doskonałego służy również do opisu zachowania gazu podczas tzw. przemian gazowych

Trzeba pamiętać, że wyliczenia dla sprężonych do dużych wartości gazów rzeczywistych mogą się mocno różnić od wyliczeń dla gazu doskonałego.

Uwzględnia to liczona dla gazu rzeczywistego zgodnie z równaniem van der Waalsa Pojemność butli. -