Mühazirə kursu а з я р бай ж ан р е с публика

Идеал газ модели. Идеал газын щал тянлийи. Fizikanın başqa bölmələrində olduğu kimi molekulyar fizikada da öyrənilən obyektlərin və proseslərin modelindən istifadə edilir.

128

Bu modellərdən biri ideal qaz modelidir. Aralarında qarşılıqlı təsir olmayan maddi nöqtələr toplusu ideal qaz adlanır. Çox seyrəldilmiş və temperaturu kifayət qədər yüksək olan ixtiyari qaz ideal qaz kimi qəbul edilə bilər. Əsas şərt ondan ibarətdir ki, qaz molekulları arasında qarşılıqlı təsir olmasın və ya çox az olsun. Məlumdur ki, qaz molekullarının effektiv diametri 10^-10 m tərtibindədir, onlar arasında qarşılıqlı təsir məsafəsi də təqribən belədir. Qarşılıqlı təsir enerjisi məsafə artdıqda kəskin azalır. Məsələn, normal şəraitdə əksər qazların konsentrasiyası (vahid həcmə düşən molekulların sayı) 10²⁵ m^-3, onlar arasındakı məsafənin orta qiyməti isə 10^-8 m-dir, yəni molekulların effektiv diametrindən təqribən 100 dəfə böyükdür. Bir-birindən belə böyük məsafədə olan molekullar arasındakı qarşılıqlı təsiri nəzərə almamaq olar. Ona görə də normal atmosfer təzyiqində və temperaturu 273 K ətrafında olan ixtiyari real qaza ideal qaz kimi baxmaq olar.
İdeal qaz makroskopik sistem olduğu üçün onun halı termodinamik parametrlərlə xarakterizə olunur. Xarici təsir olmadıqda bu parametrlər təzyiq, həcm və temperaturdur. Bu parametrlərdən təzyiq və temperatur bilavasitə qazın daxili halını ifadə edir. Çünki onlar qazın enerjisi ilə təyin olunurlar. Həcm isə qazın xarici parametri adlanır. Qaz olan qabın divarlarının yerini dəyişdikdə onun həcmi dəyişir. Həcmin dəyişməsi qazın təzyiqinin və temperaturunun dəyişməsinə səbəb olur. Deməli, bu üç parametr bir birilə əlaqədardır.
Seyrəldilmiş qazlarla aparılmış təcrübələr nəticəsində ideal qazları xarakterizə edən bu termodinamik parametrlər arasında əlaqələr müəyyən edilmişdir.
Ümumi halda təzyiq, həcm və temperaturu dəyişməklə ideal qaz bir termodinamik haldan digərinə keçə bilər. Tutaq ki, ideal qaz P₁, V₁, T₁ parametrləri ilə təyin olunan haldan P₂, V₂, T₂ halına keçir. Bu prosesin iki mərhələdə getdiyini qəbul edək. Birinci mərhələdə qazın təzyiqi sabit qalır, temperaturu T₂-yə qədər dəyişir, həcmi V´ olur və qaz P₁, V, T₂ halına keçir. Bu
mərhələ üçün Gey-Lyüssak qanununa görə

V ^ _ V₁
və ya V '  V ^T2

T

1
^T2 ^T1 1
yazmaq olar. İkinci mərhələdə proses izotermik gedir; həcm V´-dən V₂-yə, təzyiq isə ona uyğun olaraq P₁-dən P₂-yə qədər dəyişir. Boyl-Mariott qanununa əsasən bu proses
P₁V ^  P₂V₂
kimi ifadə olunur. Təsvir olunan iki mərhələdə gedən proseslərin nəticələrini ümumiləşdirsək, yəni Gey-Lüssak qanununun ifadəsini Boyl-Mariott qanununun ifadəsində yerinə yazsaq

PV ^T2  PV
və ya
P₁V_{1 } P₂V₂

T
1 1 2 2
1
T₁ T₂

alarıq. Buradan görünür ki, ideal qazın ixtiyari termodinamik tarazılıq halı üçün
^PV  const  B T
münasibəti sabit qalır. Bu münasibət Klapeyron tənliyi adlanır. Göründüyü kimi bu kəmiyyətlər eyni vahidlər sistemində hesablandıqda B sabitinin ədədi qiyməti qazın miqdarından asılı olur. Avoqadro qanununa görə bütün qazların bir kilomolu normal şəraitdə, yəni 1 atm təzyiqdə və 273,15 K temperaturda 22,4 m³ həcm tutur. Klapeyron tənliyində Avoqadro qanununu nəzərə alsaq hökm etmək olar ki, B sabiti bütün qazlar üçün eyni qiymətə malik olacaqdır. Bu sabit universal qaz sabiti adlanır və R ilə işarə olunur. Bu işarələməni nəzərə alsaq Klapeyron tənliyi aşağıdakı şəklə düşər:

PV_{0  R} T
və ya
PV₀  RT .

Burada V₀ – normal şəraitdə bir mol qazın həcmidir. Molların

sayını   ^V
V₀
ilə göstərsək, onda ixtiyari həcmdə olan ideal qaz

üçün
130

P^V  RT

və ya
PV RT

yazmaq olar. Bir mol qazın kütləsi M olarsa, onda m kütləli

qazda olan molların sayı tənlikdə yerinə yazsaq
  ^m
M
olar. Bu ifadəni axırıncı

PV 
^m RT M

alınar. Axırıncı ifadələr ideal qazın hal tənlikləri olub