Фізика. 10 клас.
Урок 4.
Ідеальний газ. Основне рівняння МКТ.
Відомо, що частинки в газах, на відміну від рідин і твердих тіл, розташовуються один щодо одного на відстанях, значно перевищують їх власні розміри. У цьому випадку взаємодія між молекулами дуже малий і кінетична енергія молекул багато більше енергії міжмолекулярної взаємодії. Для з'ясування найбільш загальних властивостей, притаманних усім газам, використовують спрощену модель реальних газів - ідеальний газ. Основні відмінності ідеального газу від реального газу:
1. Частинки ідеального газу - сферичні тіла дуже малих розмірів, практично матеріальні точки.
2. Між частинками відсутні сили міжмолекулярної взаємодії.
3. Зіткнення частинок є абсолютно пружними.
Реальні розріджені гази дійсно поводяться подібно ідеальному газу. Скористаємося моделлю ідеального газу для пояснення походження тиску газу. Внаслідок теплового руху, частинки газу час від часу вдаряються об стінки посудини. При кожному ударі молекули діють на стінку судини з деякою силою. Складаючись один з одним, сили ударів окремих частинок утворюють деяку силу тиску, постійно діючу на стінку. Зрозуміло, що чим більше частинок міститься в посудині, тим частіше вони будуть битися в стінку судини, і тим більшою буде сила тиску, а значить і тиск. Чим швидше рухаються частинки, тим сильніше вони б'ють у стінку судини. Подумки уявімо собі найпростіший досвід: котиться м'яч вдаряється об стінку. Якщо м'яч котиться повільно, то він при ударі подіє на стінку з меншою силою, ніж якби він рухався швидко. Чим більше маса частки, тим більше сила удару. Чим швидше рухаються частинки, тим частіше вони вдаряються об стінки посудини. Отже, сила, з якою молекули діють на стінку судини, прямо пропорційна числу молекул, що містяться в одиниці об'єму (це число називається концентрацією молекул і позначається n), масі молекули mo, середнього квадрату їх швидкостей і площі стінки судини. В результаті отримуємо: тиск газу прямо пропорційно концентрації частинок, масі частинки і квадрату швидкості частки (або їх кінетичної енергії). Залежність тиску ідеального газу від концентрації і від середньої кінетичної енергії частинок виражається основним рівнянням молекулярно-кінетичної теорії ідеального газу. Ми отримали основне рівняння МКТ ідеального газу із загальних міркувань, але його можна строго вивести, спираючись на закони класичної механіки. Наведемо одну з форм запису основного рівняння МКТ:
P = (1/3) · n · mo · V2.
Ілюстрації.
Основні підсумки.
Вирішіть задачу 2а. Яке тиск азоту, якщо середня квадратична швидкість його молекул 500 м / с, а його щільність 1,36 кг / м3? 
