Гасовито агрегатно ста?е ^[1] ?е ?едно од четири агрегатна ста?а (остала су чврсто ста?е , течно ста?е , и плазма ). Чист гас може да се састо?и од индивидуалних атома (нпр. племенити гас као што ?е неон ), елементалних молекула ко?и се састо?е од ?едног типа атома (нпр. кисеоник ), или молекула ?еди?е?а формираних од различитих атома (нпр. уг?ен-диоксид ). Гасовите смеше садрже различите чисте гасове. Гас се разлику?е од течности и чврсте матери?е по томе што посто?и огромна сепараци?а изме?у индивидуалних честица. Та сепараци?а обично чини безбо?не гасове невид?ивим за ?удско око. Интеракци?е гасних честица у присуству електричног и гравитационог по?а се сматра?у занемар?ивим, што ?е представ?ено константним векторима брзине на слици. ?едан тип добро познатог гаса ?е пара.

Гасовито ста?е матери?е се налази изме?у ста?а течности и плазме, ^[2] при чему плазма представ?а гор?у температурну границу гасова. На граници до?ег кра?а температурне скале леже дегенеративни квантни гасови, ^[3] ко?и задоби?а?у све више паж?е. ^[4] Атомски гасови високе густине ко?и су супер -хла?ени до изузетно ниских температура се класифику?у по ?иховом статистичком понаша?у као било Босеов гас или Ферми?ев гас .

Елементални гасови [ уреди | уреди извор ]

?едини хеми?ски елементи ко?и су стабилни на стандардно? температури и притиску (СТП) су мултиатомски хомонуклеарни молекули : водоник (H ₂ ), азот (N ₂ ) и кисеоник (O ₂ ); плус два халогена , флуор (F ₂ ) и хлор (Cl ₂ ). Ти гасови, кад су груписани за?едно са монатомским племенитим гасовима : хели?умом (He), неоном (Ne), аргоном (Ar), криптоном (Kr), ксеноном (Xe) и радоном (Rn), се назива?у елементалним гасовима. Алтернативно они су понекад назива?у ?молекуларним гасовима“ да би се разликовали од молекула ко?и су тако?е хеми?ска ?еди?е?а .

Етимологи?а [ уреди | уреди извор ]

Реч гас ?е неологизам ко?и ?е првобитно користио у раном 17. веку Фламански хемичар ?.Б. ван Хелмонт . ^[5] Ван Хелмонтова реч изгледа да ?е била ?едноставно фонетска транскрипци?а грчке речи χ?ο? хаос ? г се у холандском изговара као ч и ?лоч“ ? у ком случа?у ?е Ван Хелмонт ?едноставно следио уста?ену алхеми?ску употребу, првобитно кориштену у радовима Парацелсуса . Следствено Парацелсусово? терминологи?и, хаос значи нешто попут ?ултра-разре?ене воде“. ^[6]

?една алтернативна верзи?а ?е ^[7] да ?е Ван Хелмонтова реч коруптирана од gahst (или geist ), са значе?ем дух или спирит. То ?е зато што су по?едини гасови сугерисали натприродно порекло, као што ?е ?ихова способност узрокова?а смрти, манифестова?а пламена, и услед ?ихове по?аве у ?рудницима, на днима бунара, у црквеним двориштима и другим усам?еним местима“.

Физичке карактеристике [ уреди | уреди извор ]

Пошто ?е многе гасове тешко директно уочити, они се опису?у кориш?е?ем четири физичка сво?ства или макроскопске карактеристике: притиском , запремином , бро?ем честица (хемичари их групишу у молове ) и температуром . Те четири карактеристике су за мноштво гасова у различитим околностима изучавали научници као што су Роберт Бо?л , Жак Чалс , ?он Далтон , Жозеф Лу? Ге-Лисак и Амедео Авогадро . ?ихове дета?не студи?е су ултимативно довеле до разво?а математичких односа изме?у тих сво?става, ко?а су изражена као закон идеалног гаса (погледа?те испод секци?у о по?едностав?еним моделима).

Гасне честице су знатно размакнуте ?една од друге, и консеквентно има?у слаби?е интермолекуларне силе од течних и чврстих матери?а. Те интермолекуларне силе произилазе из електростатичких интеракци?а изме?у честица гаса. Истоветно наелектрисане површине различитих честица гаса се одби?а?у, док се супротно наелектрисани региони различитих честица гаса ме?усобно привлаче; гасови ко?и садрже перманентно наелектрисане ?оне су познати као плазме . Гасовита ?еди?е?а са поларним ковалентним везама садрже перманентну неравнотежу наелектриса?а и стога има?у релативно ?аке интермолекуларне силе, мада нето молекулско наелектриса?е оста?е неутрално. Пролазна, рандомно индукована наелектриса?а посто?е дуж неполарних ковалентних веза молекула и електростатичке интеракци?е узроковане ?има се назива?у Ван дер Валсовим силама . Интеракци?е тих интермолекуларних сила варира?у унутар супстанце што одре?у?е многа физичка сво?ства ко?а су ?единствена за сваки гас. ^{[8] [9]} Поре?е?е тачки к?уча?а за ?еди?е?а формирана ?онским и ковалентним везама доводи до тог зак?учка. ^[10] Крета?е честица дима на слици да?е известан увид у понаша?е гаса при ниском притиску.

У поре?е?у са другим ста?има матери?е, гасови има?у малу густину и вискозитет . Притисак и температура утичу на честице унутар одре?ене запремине. Та вари?аци?а у сепараци?и и брзини честица се назива компресибилност . Сепараци?а и величина честица утичу на оптичка сво?ства гасова, као што се може видети на списку индекса рефракци?е . Коначно, честице гаса се уда?ава?у ?една од друге подвргава?у?и се процесу дифузи?е да би се хомогено дистрибуирале у било ко?о? посуди.

Макроскопска сво?ства [ уреди | уреди извор ]

При посматра?у гаса, типично се усво?и референтни оквир или скала дужина . Ве?е скале распона кореспондира?у макроскопско? или глобално? тачки гледишта гаса. Та? регион (ко?и се назива запремина) мора да буде дово?но велик да би садржао велики узорак честица гаса. Резултира?у?а статистичка анализа узорка те величине производи ?просечно“ понаша?е (и.е. врзину, температуру или притисак) свих честица гаса у региону. У контрасту с тим, ма?е скале распона кореспондира?у микроскопском или корпускуларном гледишту.

Макроскопски, карактеристике гаса се мере било у виду самих честица гаса (брзине, притиска, или температуре) или ?иховог окруже?а (запремине). На пример, Роберт Бо?л ?е изучавао пнеуматску хеми?у током мале порци?е сво?е кари?ере. ?едан од ?егових експеримената ?е везан за макроскопска сво?ства притиска и запремине гаса. У ?еговом експерименту ?е кориштена ?-цев манометра ко?а изгледа као епрувета у облику слова ?. Бо?л ?е заробио инертни гас у затвореном кра?у цеви сло?ем живе , чиме ?е остварио константан бро? честица и температуру. Он ?е приметио да са пове?а?ем притиска у гасу, додава?ем живе у цев, долази до сма?е?а запремине гаса (што ?е познато као инверзан однос). Бо?л ?е исто тако уочио да ?е производ притиска и запремине у сваком експерименту константан. Та? однос се одржава за сваки гас, тако да ?е Бо?л формулисао закон, (PV=k), ко?и носи ?егово име у знак ?еговог доприноса овом по?у.

Посто?е многи математички алати за анализу сво?става гаса. Кад се гасови подвргну екстремним условима, ти алати поста?у нешто комплексни?и, од О?лерових ?едначина за невискозни проток до Нави?ер?Стоксових ?едначина ^[11] за потпуно описива?е вискозних ефеката. Те ?едначине су адаптиране на услове датог гасног система. Бо?лова лаборатори?ска опрема ?е омогу?ила употребу алгебре за доби?а?е аналитичких резултата. ?егови резултати су били могу?и зато што ?е он изучавао гасове при релативно ниским притисцима где се они понаша?у у "идеалном" маниру. Ти идеални односи су примен?иви на прорачуне безбедности за разноврсне услове лете?а користе?и мноштво матери?ала. Технолошка опрема ко?а ?е у данаш?е време у употреби ?е диза?нирана за безбедно изучава?е егзотични?их операционих окруже?а, у ко?има се гасови више не понаша?у у "идеалном" маниру. Ти сложени?и прорачуни, ук?учу?у?и статистику и мултивари?абилни рачун , омогу?ава?у решава?е таквих комплексних динамичких ситуаци?а, као што ?е поновни просторни улаз возила. На пример анализа повратка спе?с-шатла ?е приказана на слици. Прорачуном се осигурава да су сво?ства матери?ала под таквим напонским условима одговара?у?а. У таквом режиму лете?а, гас се више не понаша идеално.

Притисак [ уреди | уреди извор ]

Симбол ко?им се означава притисак у ?едначинама ?е "p" или "P" , а СИ ?единица ?е паскал .

При описива?у суда с гасом, термин притисак (или апсолутни притисак) се односи на просечну силу по ?единици површине ко?у гас врши на површину суда. У то? запремини, понекад ?е лакше да се визуелизу?у честице гаса у праволини?ском крета?у, док се не сударе са судом (погледа?те ди?аграм на врху чланка). Сила ко?у гас врши на честице суда током судара ?е промена момента честице. ^[12] Током судара ме?а се само нормална компонента брзине. Честица ко?а се кре?е паралелно да зидом не ме?а сво? моменат. Стога просечна сила на површини мора да буде просечна промена линеарног момента свих колизи?а.

Притисак ?е сума свих нормалних компоненти силе ко?у врше честице ко?е се судара?у са зидом суда, поде?ена са површином зида.

Температура [ уреди | уреди извор ]

Симбол ко?и се користи за означава?е температуре у ?едначинама ?е T , са СИ ?единицом келвин .

Брзина честица гаса ?е пропорционална ?ихово? апсолутно? температури . Запремина балона у снимку се сма?у?е кад се зароб?ене честице гаса успоре ура?а?ем балона у екстремно хладни азот. Температура било ког физичког система ?е повезана са крета?ем честица (молекула и атома) ко?е сачи?ава?у систем. ^[13] У статистичко? механици , температура ?е мера просечне кинетичке енерги?е честице. Методи очува?а ове енерги?е су диктирани степенима слободе самих честица ( модом енерги?е ). Кинетичка енерги?а додата (у ендотермном процесу) честицама гаса путем колизи?а производи линеарно, ротационо, и вибрационо крета?е. У контрасту с тим, молекул у чврсто? матери?и може ?едино да пове?а сво?е вибрационе модове додатком топлоте, ?ер структура кристалне решетке спречава ?егово линеарно и ротационо крета?е. Молекули загре?аног гаса има?у ве?и опсег брзине ко?и константно варира услед константних судара са другим честицама. Опсег брзина се може описати помо?у Максвел?Болцманове дистрибуци?е . Употреба ове дистрибуци?е подразумева присуство идеалних гасова у близини термодинамичке равнотеже за разматрани систем честица. ^{[ тражи се извор ]}

Специфична запремина [ уреди | уреди извор ]

Симбол ко?и се користи за обележава?е специфичне запремине у ?едначинама ?е "v" , са СИ ?единицом кубни метар по килограму. Симбол ко?и се користи за обележава?е запремине у ?едначинама ?е "V" , са СИ ?единицом кубни метар.

У термодинамичко? анализи, типично се говори о интензивним и екстензивним сво?ствима . Сво?ства ко?а зависе од количине гаса (било по маси или запремини) се назива?у екстензивним сво?ствима, док се сво?ства ко?а нису зависна од количине гаса назива?у интензивним сво?ствима. Специфична запремина ?е пример интензивног сво?ства, ?ер ?е то однос запремине окупиране ?единицом масе гаса ко?и ?е идентичан широм система у равнотежи. ^[14] 1000 атома ?едног гаса заузима?у исти простор, као било ко?их 1000 атома другог гаса на дато? температури и притиску. Та? концепт се лакше визуелизу?е код чврсте матери?е, као што ?е гвож?е , ко?а ни?е компресивна попут гасова. Пошто гас попу?ава сваки суд у коме се налази, запремина ?е екстензивно сво?ство .

Густина [ уреди | уреди извор ]

Симбол ко?и се користи за означава?е густине у ?едначинама ?е ρ (ро), са СИ ?единицом килограм по кубном метру. Ова величина ?е реципрочна специфично? запремини.

Пошто молекули гаса могу слободно да се кре?у у суду, ?ихова маса се нормално изражава густином . Густина ?е количина масе по ?единици запремине супстанце, или инверзна вредност специфичне запремине. Код гасова, густина може да варира у широком опсегу пошто су честице слободне да се приближе ?една друго? кад су ограничене притиском или запремином. Ова вари?аци?а густине се назива компресибилнош?у . Попут притиска и температуре, густина ?е промен?ива ста?а гаса, и промена густине током било ког процеса ?е подложна законима термодинамике. За статички гас , густина ?е иста широм целокупног суда. Густина ?е стога скаларна величина . Може се показати уз помо? кинетичке теори?е да ?е густина инверзно пропорционална величини суда у коме ?е фиксна маса гаса затворена. У случа?у фиксне масе, густина се сма?у?е са пове?а?ем запремине.

Микроскопска сво?ства [ уреди | уреди извор ]

Кад би било могу?е да се види гас под мо?ним микроскопом, видела би се колекци?а честица (молекула, атома, ?она, електрона, етц.) без било каквог дефинитивног облика или запремине, ко?е се ма?е-више рандомно кре?у. Те честице неутралног гаса ?едино ме?а?у правац кад се сударе са другим честицама или са зидовима суда. У идеалном гасу, ти судари су перфектно еластични. Стога честице или микроскопски поглед на гас се могу описати кинетичком молекуларном теори?ом . Претпоставка на ко?о? се та теори?а заснива се може на?и ме?у постулатима кинетичке теори?е.

Кинетичка теори?а [ уреди | уреди извор ]

Кинетичка теори?а пружа увид у макроскопска сво?ства гасова путем разматра?а ?ихове молекуларне композици?е и крета?а. Почевши са дефиници?ама момента и кинетичке енерги?е , ^[15] могу се користити конзерваци?а момента и геометри?ски односи коцке да би повезала сво?ства макроскопског система, температуре и притиска, са микроскопским сво?ством кинетичке енерги?е молекула. Теори?а пружа просечне вредности та два сво?ства.

Теори?а тако?е об?аш?ава како гасни систем одговара на промене. На пример, са загре?ава?ем гаса од апсолутне нуле, кад ?е (у теори?и) перфектно непокретан, ?егова унутраш?а енерги?а (температура) се пове?ава. Са загре?ава?ем гаса, честице се убрзава?у и ?егова температура расте. То доводи до ве?ег бро?а судара са судом по ?единици времена услед пове?ане брзине честица услов?ене пове?аном температуром. Притисак се пове?ава пропорционо са бро?ем судара у ?единици времена.

Брауново крета?е [ уреди | уреди извор ]

Брауново крета?е ?е математички модел ко?и се користи за описива?е рандомног крета?а честица суспендованих у флуиду. Анимаци?а честица гаса, користе?и ?убичасте и зелене честице, илустру?е како то понаша?е доводи до шире?а гасова ( ентропи?а ). Ови дога?а?и су тако?е описани теори?ом честица .

Пошто ?е то на граници (или изван) данаш?е технологи?е да разматра индивидуалне честице гаса (атома или молекула), ?едино теоретски прорачуни да?у сугести?е о начину ?иховог крета?а. То крета?е се разлику?е од Брауновог крета?а, зато што Брауново крета?е обухвата глатко повлаче?е сила тре?а многобро?них молекула гаса, пресецано оштрим сударима по?единачних (или мноштва) молекула гаса са честицом. Честица (ко?а се генерално састо?и од милиона или мили?арди атома) се стога кре?е промен?ивим курсом, мада не у толико? мери као што би се очекивало од по?единачних молекула гаса.

Интермолекуларне силе [ уреди | уреди извор ]

Тренутна привлаче?а (или одби?а?а) изме?у честица утичу на динамику гаса . У физичко? хеми?и , те интермолекуларне силе се назива?у ван дер Валсовим силама . Те силе има?у к?учну улогу у одре?ива?у физичких сво?става гаса, као што су вискозитет и брзина протока (погледа?те секци?у о физичким карактеристикама). Игнориса?е тих фила у одре?еним условим (погледа?те кинетичку молекуларну теори?у) омогу?ава третира?е реалног гаса као идеалног гаса . Та претпоставка омогу?ава употребу закона о идеалним гасовима , што у знатно? мери по?едностав?у?е прорачуне.

За адекватну кориш?е?е тих гасних односа неопходна ?е сагласност са кинетичком молекуларном теори?ом (КМТ). Кад честице гаса поседу?у магнетни набо? или интермолекуларне силе оне постепено утичу ?едне на друге, пошто се расто?а?е изме?у ?их редуку?е (модел водоничне везе илустру?е ?едан такав пример). У одсуству наелектриса?а, у извесно? тачки кад ?е расто?а?е изме?у честица гаса знатно редуковано оне не могу више да избегну сударе ме?у собом на температурама нормалног гаса. ?ош ?едан случа? пове?а?а бро?а судара ме?у честицама гаса ?е фиксна запремина гаса, ко?а након загрева?а садржи веома брзе честице. Идеалне ?едначине пружа?у релативно добре резултате изузев под условима екстремно високог притиска (услед компресибилности) или високе температуре (услед ?онизаци?е). Ови изузетни услови омогу?ава?у пренос енерги?е унутар гасног система. Одсуство тих унутраш?их трансфера се назива идеалним условима, у ко?има долази до размене енерги?е само на границама система. Реални гасови подлежу сударима и интермолекуларним силама. Кад су судари статистички занемар?иви (некомпресибилни услови), реше?а идеалних ?едначина су корисна. Ако су честице гаса високо компресоване, оне се понаша?у попут течности (погледа?те динамику флуида ).

По?едностав?ени модели [ уреди | уреди извор ]

?едначина ста?а (за гасове) ?е математички модел ко?и се користи за грубо описива?е или предви?а?е сво?става ста?а гаса. До сад ни?е разви?ена ?единствена ?едначина ста?а ко?а прецизно предви?а особине свих гасова под свим околностима. Стога ?е ве?и бро? прецизних ?едначина ста?а разви?ен за гасове на специфичним опсезима температуре и притиска. ?Модели гаса“ ко?и су на?шире разматрани су ?перфектни гас“, ?идеални гас“ и ?реални гас“. Сваки од тих модела има сво? сопствени сет претпоставки ко?има се омогу?ава анализа датог термодинамичког система. ^[16] Сваки сукцесивни модел проширу?е температурни опсег покри?а на ко?ем се приме?у?е.

Идеални и перфектни гасни модели [ уреди | уреди извор ]

?едначина ста?а за идеални или перфектни гас ?е закон о идеалним гасовима и он ?е формулисан као

${\displaystyle PV=nRT,}$

где ?е P притисак, V ?е запремина, n ?е количина гаса (у моларним ?единицама), R ?е универзална гасна константа , 8,314 J/(mol K), и T ?е температура. Написан на ова? начин, он се понекад назива ?хемичарском верзи?ом“, пошто се наглашава бро? молекула n . Он се тако?е може написати као

${\displaystyle P=\rho R_{s}T,}$

где ${\displaystyle R_{s}}$ означава специфичну гасну константу за дати гас, у ?единицама J/(kg K), и ρ = m/V ?е густина. Ова нотаци?е ?гасно динамичарска“ верзи?а, ко?а ?е практични?а у моделова?у протока гаса у коме долази до убрза?а без хеми?ских реакци?а.

Закон о идеалним гасовима не прави претпоставке од специфично? топлоти гаса. У на?општи?ем случа?у, специфична топлота ?е функци?а температуре и притиска. Ако се зависност од притиска у специфичним применама занемари (а вероватно и зависност од температуре), понекад се за гас каже да ?е перфектан гас , мада прецизна претпоставка може да варира у зависности од аутора и/или научног по?а.

За идеални гас, закон о идеалним гасовима ?е примен?ив без ограниче?а у погледу специфичне топлоте. Идеални гас ?е по?едностав?е?е ?реалног гаса“ са претпоставком да фактор компресибилности Z има вредност 1, што значи да та? пнеуматски однос оста?е константан. Фактор компресибилности од 1 тако?е претпостав?а да четири промен?ива ста?а следе закон о идеалним гасовима .

Ова апроксимаци?а ?е подесни?а за апликаци?е у инже?ерству мада се ?едноставни?и модели могу користити да би се произвели приближни опсези у ко?има реална реше?а треба?у да буду. ?едан пример где би ?апроксимаци?а идеалног гаса“ била подесна ?е унутраш?ост коморе за сагорева?е млазног мотора . ^[17] Она тако?е може да буде корисна у одржава?у елементарних реакци?а и хеми?ских дисоци?аци?а при прорачуну емиси?а .

Реални гас [ уреди | уреди извор ]

Свака од доле наведених претпоставки дода?е комплексност реше?у проблема. Са пове?а?ем густине услед пове?а?а притиска, интермолекуларне силе има?у све знача?ни?у улогу у понаша?у гаса што доводи до тога да закон идеалних гасова више не пружа употребиве резултате. На гор?ем кра?у температурног опсега машине (нпр. секци?е где се одви?а сагорева?е ? 1300 K), комплетне честице горива апсорбу?у унутраш?у енерги?у путем ротаци?а и вибраци?а ко?е узроку?у вари?аци?е ?ихових специфичних топлота у односу на вредности диатомских молекула и племенитих гасова. На температури ко?а ?е више него двапут ве?а, почи?е да се ?ав?а електронско побу?ива?е и дисоци?аци?а честица гаса, те долази до прилаго?ава?а притиска ве?ем бро?у честица (прелаз из гаса у плазма ). ^[18] За све термодинамичке процесе се узима да односе на униформне гасове чи?е брзине варира?у у складу са фиксном дистрибуци?ом. Кориш?е?е неравнотежних ситуаци?а подразумева да ?е по?е протока окарактерисано на неки начин тако да се може на?и реше?е ?едначине. ?едан од првих покуша?а проширива?а граница закона идеалног гаса ?е било уврштава?е подршке за разне термодинамичке процесе подешава?ем ?едначина у облик pV ⁿ = константа и затим варира?е n путем различитих вредности као што су односи специфичних топлота , γ .

Ефекти реалног гаса обухвата?у подешава?а ко?а су ура?ена да бу се узео у обзир на?шири опсег понаша?а гаса:

• Ефекти компресибилности ( Z може да варира око 1,0)
• Промен?иви топлотни капацитет (специфична топлота варира са температуром)
• Ван дер Валсове силе (у контексту компресибилности могу да замене друге ?едначине ста?а)
• Неравнотежни термодинамички ефекти
• Пита?а молекуларне дисоци?аци?е и елементарних реакци?а вари?абилне композици?е.

За ве?ину апликаци?а, таква дета?на анализа ?е прекомерна. Примери ситуаци?а где ?ефекти реалног гаса“ могу да има?у знача?ан утица? су улазак Спе?с Шатла , где су присутне екстремно високе температуре и притисци, или гасови произведени током геолошких дога?а?а као што ?е ерупци?а планине Редоубт приказана на слици.

Истори?ска синтеза [ уреди | уреди извор ]

Бо?лов закон [ уреди | уреди извор ]

Могу?е ?е да ?е Бо?лов закон био први израз ?едначине ста?а. Године 1662. Роберт Бо?л ?е извео сери?у експеримената користе?и цев ?-облика, ко?а ?е била затворена на ?едном кра?у. Жива ?е додавана у цев, чиме ?е зароб?ена фиксна количина ваздуха у кратком, затвореном кра?у цеви. Затим ?е запремина гаса паж?иво мерена док ?е жива додавана у цев. Притисак гасе се може одредити из разлике нивоа живе у кратком и дугачком отвореном кра?у цеви. Слика Бо?лове опреме приказу?е неке од егзотичних алата ко?е ?е он користио у сво?им изучава?има гасова.

Путем тих експеримената, Бо?л ?е уочио да притисак извршен на гас на константно? температури реципрочно варира са променом запремине гаса. ^[19] На пример, ако се запремина преполови, притисак се удвостручу?е; и ако се запремина удвостручи, притисак се преполов?у?е. Има?у?и у виду инверзан однос притиска и запремине, производ притиска ( P ) и запремине ( V ) ?е константан ( k ) за дату масу ограниченог гаса докле год ?е температура константна. Изражено формулом, то ?е:

${\displaystyle PV=k}$

Пошто се рани?е и касни?е запремине и притисци односе на фиксну количину гаса, док ?е температура константна, може се написати следе?а ?едначина:

${\displaystyle \qquad P_{1}V_{1}=P_{2}V_{2}.}$

Шарлов закон [ уреди | уреди извор ]

Године 1787, француски физичар и пионир лета балоном, Жак Шарлс , утврдио ?е да се кисеоник, азот, водоник, уг?ен-диоксид, и ваздух шире у исто? мери преко интервала од 80 келвина. Он ?е уочио да ?е за идеални гас на константном притиску запремина директно пропорционална температури:

${\displaystyle {\frac {V_{1}}{T_{1}}}={\frac {V_{2}}{T_{2}}}}$

Ге?-Лисаков закон [ уреди | уреди извор ]

Године 1802, Ге? Лисак ?е об?авио резултате сличних, мада опширни?их експеримената. ^[20] Ге?-Лисак ?е био упознат са Шарлсовим рани?им радом, те ?е именовао закон у ?егову част. Ге?-Лисаково име носи закон ко?им се опису?е притисак, ко?и ?е он об?авио 1809. По том закону притисак ко?и врши идеални гас на зидове суда ?е пропорционалан са температуром.

${\displaystyle {\frac {P_{1}}{T_{1}}}={\frac {P_{2}}{T_{2}}}\,}$

Авогадров закон [ уреди | уреди извор ]

Године 1811, Амедео Авогадро ?е потврдио да ?еднаке запремине чистог гаса садрже исти бро? честица. ?егова теори?а ни?е била широко прихва?ена до 1858. кад ?е итали?ански хемичар Станислао Канизаро об?аснио неидеалне изузетке. За ?егов рад са гасовима, бро? ко?и носи ?егово име Авогадрова константа представ?а бро? атома присутних у 12 грама елементарног уг?еника-12 (6,022×10 ²³ mol ^?1 ). Ова? специфични бро? гасовитих шестица, на стандардно? температури и притиску (закон идеалних гасова) заузима 22,40 литра, што се назива моларном запремином .

Авогадров закон тврди да ?е запремина заузета идеалним гасом пропорционална бро?у молова (или молекула) присутних у суду. Тиме се формулише термин моларне запремине гаса, ко?а на СТП ?е 22,4 dm ³ (или литра ). Релаци?а ?е дата са

${\displaystyle {\frac {V_{1}}{n_{1}}}={\frac {V_{2}}{n_{2}}}\,}$

где ?е н ?еднак бро?у молова гаса (бро?у молекула поде?ених Авогадровим бро?ем ).

Далтонов закон [ уреди | уреди извор ]

Године 1801, ?он Далтон ?е об?авио Закон парци?алних притисака на бази свог рада на односима идеалних гасова: Притисак смеше нереактивних гасова ?е ?еднак суми притисака свих конституентних гасова по?единачно. Математички, то се може представити за n врста као:

Притисак _тотал = Притисак ₁ + Притисак ₂ + ... + Притисак _n

Слика Далтоновог журнала приказу?е симбологи?у ко?у ?е он користио за концизно ажурира?е пута ко?и ?е следио. Ме?у к?учним запажа?има из ?еговог журнала након меша?а нереактивних "еластичних флуида" (гасова) ?е следе?е: ^[21]

• За разлику од течности, тежи гасови не пада?у на дно након меша?а.
• Идентитет честица гаса нема знача?а у одре?ива?у коначног притиска (они се понаша?у као да ?е величина занемар?ива).

Специ?алне теме [ уреди | уреди извор ]

Компресибилност [ уреди | уреди извор ]

Термодинамичари користе ова? фактор ( Z ) да измене ?едначине идеалног гаса да би узели у обзир ефекте компресибилности реалних гасова. Ова? фактор представ?а однос стварне и идеалне специфичне запремине. Он се понекад назива "фа?-фактором" или корекци?ом да би се проширио корисни опсег закона идеалног гаса за употребу у диза?ну. Обично ?е вредност Z веома близу ?единице. График фактора компресибилности илустру?е како Z варира преко опсега веома хладних температура.

Ре?нолдсов бро? [ уреди | уреди извор ]

У механици флуида , Ре?нолдсов бро? ?е однос инерци?алних сила ( v _s ρ ) и вискозних сила ( μ/L ). То ?е ?едан од на?важни?их бездимензионих бро?ева у динамици флуида, и обично се користи за?едно са другим бездимензионим бро?евима, да би се омогу?ио критери?ум за одре?ива?е динамичке сличности. Као такав, Ре?нолдсов бро? пружа пружа везу изме?у резултата моделова?а (диза?на) и стварних услова на пуно? скали. Он се тако?е може користити за карактериса?е протока.

Вискозитет [ уреди | уреди извор ]

Вискозитет ?е физичко сво?ство ко?е ?е мера степена у коме суседни молекули приа?а?у ?едан за други. Чврста матери?а може да се одупре сили смица?а захва?у?у?и ?ачини сво?их интермолекулских сила. Флуид се константно деформише кад се подвргне сличном оптере?е?у. Док гас има нижу вредност вискозитета од течности, вискозитет ?е ?ош увек уоч?ив. Кад гасови не би имали вискозитет, они не би приа?али за површину крила и формирали гранични сло?. Студи?а делта крила у Шлиреново? слици приказу?е да честице гаса приа?а?у ?една за другу (погледа?те секци?у о граничном сло?у).

Турбуленци?а [ уреди | уреди извор ]

У динамици флуида, турбуленци?а или турбулентни проток ?е режим протока ко?и ?е карактеризован хаотичним, стокастичким променама сво?става. То обухвата низак моменат дифузи?е, високи моменат конвекци?е, и брзе вари?аци?е притиска и брзине у простору и времену.

Гранични сло? [ уреди | уреди извор ]

Честице има?у тенденци?у да се задржава?у на површини об?екта ко?и се кре?е кроз ?их. Та? сло? честица се назива граничним сло?ем . На површини об?екта, он ?е есенци?ално статичан услед тре?а са површином. Об?екат, са сво?им граничним сло?ем ?е ефективно има нови облик ко?и остали молекули ?види“ кад се об?екат приближава. Та? гранични сло? може да одво?и површину, есенци?ално креира?у?и нову површину и комплетно ме?а?у?и пут протока. Класични пример тога ?е заустав?а?у?и аеропрофил. Слика делта крила ?асно показу?е задеб?ава?е граничног сло?а при протоку гаса здесна налево, дуж воде?е ивице.

Принцип максималне ентропи?е [ уреди | уреди извор ]

Кад се тотални бро? степена слободе приближава бесконачности, систем се налази у макроста?у ко?е кореспондира на?вишем мултиплицитету . Да би се илустровао та? принцип, погледа?те површинску температуру смрзнуте металне шипке. Користе?и термалну слику површинске температуре, може се уочити дистрибуци?а температуре на површини. То иници?ално опажа?е температуре представ?а " микроста?е ." У неком буду?ем времену, друга опсерваци?а површинске температуре производи друго микроста?е. Настав?а?у?и та? опсервациони процес, могу?е ?е произвести сери?у микроста?а ко?ом се илустру?е термална истори?а површине шишке. Карактеризаци?а ове сери?е истори?е макроста?а ?е могу?а путем бира?а макроста?а ко?а их успешно класифику?у у по?единачне групе.

Термодинамичка равнотежа [ уреди | уреди извор ]

Кад пренос енерги?е са система престане, то ста?е се назива термодинамичком равнотежом. Обично ти услови подразумева?у да су систем и окруже?е на исто? температури, тако да се топлота више не преноси изме?у ?их. То исто тако подразумева да су спо?не силе балансиране (да не долази до промене запремине), и да су све хеми?ске реакци?е унутар система комплетиране. Хронологи?а тих дога?а?а варира у зависности од система у пита?у. Суду од леда ко?и се топи на собно? температури потребни су сати, док у полупроводницима пренос топлоте ко?и се одви?а у транзици?у уре?а?а из ук?ученог до иск?ученог ста?а може да буде реда неколико наносекунди.

Види ?ош [ уреди | уреди извор ]

• Племенити гасови
• Ефузи?а , врста протока гасних молекула
• Гасови стаклене баште
• Природни гас
• Вулкански гас
• Диса?е
• Ветар

Референце [ уреди | уреди извор ]

Литература [ уреди | уреди извор ]

Спо?аш?е везе [ уреди | уреди извор ]