Номер 1, страница 204 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 60. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов. Глава 9. Молекулярно-кинетическая теория идеального газа - номер 1, страница 204.

Условие.

Решение.

Решение 3.

При рассмотрении реального газа как идеального пренебрегают двумя основными свойствами реальных газов: собственным объемом молекул и силами межмолекулярного взаимодействия. Модель идеального газа является физической моделью, которая является упрощением и хорошо описывает поведение реальных газов только в определенных условиях.

Собственный объем молекул

В модели идеального газа предполагается, что молекулы являются материальными точками, то есть не имеют собственного объема. Считается, что весь объем сосуда, в котором находится газ, доступен для движения каждой молекулы. В реальности же молекулы любого газа имеют конечные, хоть и очень малые, размеры. Из-за этого реальный объем, доступный для движения молекул, всегда несколько меньше объема сосуда. В модели идеального газа этим собственным объемом молекул пренебрегают. Это допущение является хорошим приближением, когда газ сильно разрежен (находится под низким давлением), так как среднее расстояние между молекулами намного превышает их размеры, и их суммарный объем ничтожно мал по сравнению с объемом сосуда.

Межмолекулярное взаимодействие

В модели идеального газа считается, что между молекулами отсутствуют силы притяжения и отталкивания на расстоянии. Молекулы взаимодействуют друг с другом только в моменты столкновений, которые считаются абсолютно упругими. В реальных газах между молекулами постоянно действуют силы Ван-дер-Ваальса: силы притяжения на относительно больших расстояниях и силы отталкивания при сближении на очень малые расстояния. Эти силы взаимодействия приводят к тому, что внутренняя энергия реального газа складывается из кинетической энергии хаотического движения его молекул и потенциальной энергии их взаимодействия. В модели идеального газа потенциальной энергией взаимодействия пренебрегают, и внутренняя энергия считается равной только сумме кинетических энергий молекул. Это допущение хорошо работает при высоких температурах, когда средняя кинетическая энергия молекул значительно превосходит потенциальную энергию их взаимодействия.

Таким образом, реальный газ можно рассматривать как идеальный при достаточно высоких температурах и низких давлениях. Для более точного описания поведения реальных газов используют более сложные уравнения состояния, например, уравнение Ван-дер-Ваальса: $ (P + \frac{a \nu^2}{V^2})(V - \nu b) = \nu RT $ . Здесь поправка $ \nu b $ учитывает собственный объем молекул, а поправка $ \frac{a \nu^2}{V^2} $ к давлению — силы межмолекулярного притяжения. Для идеального газа постоянные $ a $ и $ b $ равны нулю.

Ответ: При замене модели реального газа на модель идеального газа пренебрегают:

1. Собственным объемом молекул газа (молекулы считаются материальными точками).

2. Потенциальной энергией взаимодействия между молекулами (силами притяжения и отталкивания), считая, что молекулы взаимодействуют только при абсолютно упругих столкновениях.