Номер 5, страница 72 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 3. Температура. Газовые законы. Параграф 3.6. Закон Гей-Люссака. Идеальный газ - номер 5, страница 72.

Условие.

5. Чем отличается реальный газ от идеального?

Решение.

Решение

Реальный газ отличается от идеального тем, что идеальный газ — это теоретическая модель, созданная для упрощения расчетов и описания газовых законов. Реальный газ — это газ, существующий в действительности. Различия между ними основаны на нескольких ключевых допущениях, принимаемых для модели идеального газа, которые не выполняются для реального газа.

1. Объем молекул
В модели идеального газа предполагается, что молекулы являются материальными точками, то есть не имеют собственного объема. Их размер пренебрежимо мал по сравнению с объемом сосуда.
В реальном газе молекулы имеют конечный, хоть и очень малый, собственный объем. При высоких давлениях, когда газ сильно сжат, суммарный объем молекул становится сопоставим с объемом сосуда, и им уже нельзя пренебрегать.

2. Взаимодействие между молекулами
В идеальном газе считается, что между молекулами отсутствуют силы притяжения и отталкивания. Они взаимодействуют только в момент столкновений, которые считаются абсолютно упругими.
В реальном газе между молекулами действуют силы межмолекулярного взаимодействия (силы Ван-дер-Ваальса). На малых расстояниях преобладают силы отталкивания, а на больших — силы притяжения. Именно силы притяжения позволяют реальным газам конденсироваться в жидкости при достаточном охлаждении и сжатии.

3. Уравнение состояния
Поведение идеального газа при любых условиях точно описывается уравнением состояния идеального газа (уравнением Клапейрона-Менделеева):
$PV = \nu RT$
Для реальных газов это уравнение является лишь приближением, которое хорошо работает при низких давлениях и высоких температурах. Для более точного описания используются другие уравнения, например, уравнение Ван-дер-Ваальса, которое вносит поправки на собственный объем молекул (коэффициент $\text{b}$) и на межмолекулярное притяжение (коэффициент $\text{a}$):
$(P + \frac{a \nu^2}{V^2})(V - b\nu) = \nu RT$

4. Возможность сжижения
Поскольку в модели идеального газа нет сил притяжения между молекулами, его невозможно сконденсировать, то есть перевести в жидкое или твердое состояние.
Реальный газ можно сжижать и даже замораживать, так как силы притяжения заставляют молекулы "слипаться" при достаточно низкой температуре (когда их кинетическая энергия становится недостаточной для преодоления притяжения).

Ответ: Основные отличия реального газа от идеального заключаются в том, что: 1) молекулы реального газа имеют собственный конечный объем, в то время как молекулы идеального газа считаются материальными точками без объема; 2) между молекулами реального газа существуют силы межмолекулярного взаимодействия (притяжения и отталкивания), а в идеальном газе таким взаимодействием пренебрегают. Эти отличия приводят к тому, что реальные газы, в отличие от идеальных, могут переходить в жидкое и твердое состояния, и их поведение описывается более сложными уравнениями состояния.