2. Gazy doskonałe, półdoskonałe i rzeczywiste

Gaz doskonały jest modelem fizycznym stworzonym w celu uproszczenia opisu fizycznego gazów rzeczywistych. Gaz doskonały ma następujące cechy:
– cząsteczki gazu poruszają się chaotycznie we wszystkich kierunkach,
– cząsteczki gazu nie posiadają własnej objętości i wszystkie mają identyczną masę,
– odległości między cząsteczkami są dużo większe od rozmiarów cząsteczek,
– pomiędzy cząsteczkami nie występują żadne oddziaływania wzajemne, z wyjątkiem chwili zderzenia,
– zderzenia pomiędzy cząsteczkami są doskonale sprężyste.

Przez pojęcie gazu doskonałego należy rozumieć gazy hipotetyczne, które podlegają prawu Boyle’a - Mariotte’a, Gay - Lussaca czyli równaniu stanu gazów ( równanie Clapeyrona) oraz prawom Avogadra i Joule’a - Thompsona.

Prawo Boyle’a-Mariotte’a – objętości stałej ilości gazu doskonałego (lub objętości właściwe) przy

stałej temperaturze są odwrotnie proporcjonalne do ciśnień bezwzględnych.

przemiana izotermiczna T=const

Prawo Gay – Lussaca – objętości stałej ilości gazu doskonałego (lub objętości właściwe),

przy stałym ciśnieniu są wprost proporcjonalne do temperatury bezwzględnej.

przemiana izobaryczna p = const

Równanie stanu gazów doskonałych (Równanie Clapeyrona)

Zależność funkcji stanu od jednoczesnych wartości parametrów koniecznych i wystarczających do określenia stanu równowagi jej ciała.

Prawo Avogadra – przy jednakowych ciśnieniach i jednakowych temperaturach zawarte są w jednakowych objętościach gazów jednakowe ilości cząsteczek.

Prawo Joule’a - Thompsona – na podstawie doświadczenia wykazano, że energia wewnętrzna gazu zależy tylko od jego temperatury.

Gazem półdoskonałym – jest gaz który spełnia równanie Clapeyrona i którego ciepło właściwe zależy od temp. Różni się od doskonałego tym, że w jego drobinach występują drgania. Atomy wchodzące w skład drobiny są więc ze sobą powiązane sprężyście.

Gaz rzeczywisty – oznacza każdą substancję w stanie gazowym. W warunkach niskiego ciśnienia i małej gęstości (duże odległości międzycząsteczkowe) oraz dostatecznie wysokiej temperatury (znacznie powyżej punktu krytycznego) gaz rzeczywisty zachowuje się podobnie do gazu doskonałego. W pewnyh warunkach gaz rzeczywisty można opisać za pomocą równania van der Waalsa uwzględniającego objętośc własną cząsteczek gazu

$$\left( p + \ \frac{a}{V^{2}} \right)\left( V - b \right) = \text{RT}$$

W SKRÓCIE:
Gaz doskonały – posiada stałe ciepło właściwe (niezależne od temperatury i ciśnienia), nie zmienia stanu skupienia (nie ulega skropleniu) i można go traktować jako zbiór cząstek stanowiących punkty materialne. Ściśle podporządkowuje się prawom gazowym.

W technice cieplnej jako gazy doskonałe możemy traktować:

a) gazy szlachetne jednoatomowe takie jak: hel, argon, neon, krypton,

b) gazy dwuatomowe dla ciśnień i temperatur nieznacznie odbiegających od

otoczenia np. tlen, wodór, azot, tlenek węgla i ich mieszaniny.

Pozostałe gazy należy traktować jako gazy rzeczywiste.

Gaz półdoskonały – taki sam jak gaz doskonały z tą tylko różnicą, że jego ciepło właściwe zależy od temperatury.

Gaz rzeczywisty – nie spełnia podanych wyżej warunków.