Газ

У этого термина существуют и другие значения, см. Газ (значения).

Газ NO₂

Газ (газообразное состояние) (от нидерл. gas) в агрегатное состояние вещества, характеризующееся очень слабыми связями между составляющими его частицами (молекулами, атомами или ионами), а также их большой паллетный подвижностью. Частицы газа почти свободно и хаотически движутся в промежутках между столкновениями, во время которых происходит резкое изменение характера их движения.

Газообразное состояние вещества в условиях, когда возможно существование устойчивой жидкой или твёрдой фазы этого же вещества, обычно называется паром.

Подобно жидкостям, газы обладают текучестью и сопротивляются деформации. В отличие от жидкостей, газы не имеют фиксированного объёма^[1] и не образуют свободной поверхности, а стремятся заполнить весь доступный объём (например, сосуда).

Газообразное состояние в самое распространённое состояние вещества Вселенной (межзвёздное вещество, туманности, звёзды, атмосферы планет и т. д.). По химическим свойствам газы и их смеси весьма разнообразны в от малоактивных инертных газов до взрывчатых газовых смесей. К газам иногда^{[уточнить]} относят не только системы из атомов и молекул, но и системы из других частиц в фотонов, электронов, броуновских частиц, а также плазму .

[править] Некоторые частные случаи

Идеальный газ в газ, в котором взаимодействие между молекулами сводится к парным столкновениям, причём время межмолекулярного столкновения много меньше среднего времени между столкновениями. Идеальный газ является простейшим модельным объектом молекулярной физики.

Уравнение состояния идеального газа $PV=\nu \;RT$

Реальный газ в газ, в котором учитывается взаимодействие между молекулами. Уравнение состояния реального газа часто строится методами теории возмущений, при этом отличие от уравнения состояния идеального газа описывается набором вириальных коэффициентов.
Газ ван-дер-Ваальса в частный случай реального газа с достаточно простым модельным уравнением состояния. Важнейшим свойством газа ван-дер-Ваальса является существование в такой простой модели фазового перехода газ-жидкость.
Частично или полностью ионизованный газ называется плазмой.

Также газом часто кратко называют природный газ.

[править] Этимология

Слово «газ» (нидерл. gas) было придумано в начале XVII века фламандским естествоиспытателем Я. Б. ван Гельмонтом для обозначения полученного им «мёртвого воздуха» (углекислого газа). Согласно Я. И. Перельману^[где?], Гельмонт писал: «Такой пар я назвал газ, потому что он почти не отличается от хаоса древних».

Согласно В. Вундту^[где?], звуковой строй этого слова целиком определяется смысловыми отголосками тех терминов и выражений, которые для учёного сознания того времени обозначали родственные идеи и образы. По мнению Вундта, прежде всего Гельмонт думал, что открытый им газ напоминает первобытный хаос. Кроме того, на Гельмонта действовало представление слова blas (ср. нем. blasen), которое он употреблял для обозначения холодного воздуха, исходящего из звёзд. Наконец, сюда же примешивалась мысль о слове geest в «дух», соответствующем латинскому spiritus, так как газ, под которым Гельмонт подразумевал, главным образом, углекислоту, по латыни передавался через spiritus silvestris («лесной дух»). Некоторые подозревают воздействие немецкого gasen в «кипеть».

В России для обозначения газов М. В. Ломоносов употреблял термин «упругие жидкости», но он не прижился.

[править] Физические свойства

[править] Индивидуальная газовая постоянная

$R = {R_0\over M}$

[править] Сжимаемость

Сжимаемость z в это отношение удельного объёма газа к удельному объёму идеального газа с такой же молярной массой. Как правило, это число чуть меньше единицы, при этом наиболее значительно отклоняется от неё в близи линии насыщения и для достаточно сложных органических газов, например, для метана при стандартных условиях $z=0,9981$ ^[2].

[править] Теплоёмкость

Теплоёмкость газа сильно зависит от характера процесса, который с ним протекает. Наиболее часто используются изохорная теплоёмкость $c_p$ и изобарная $c_v$ ; для идеального газа $c_p=c_v+R$ .

[править] Теплопроводность

[править] Вязкость

В отличие от жидкостей, кинематическая вязкость газов с ростом температуры растёт, хотя для динамической вязкости зависимость менее выражена. Также вязкость обратно пропорциональна давлению.

[править] Число Прандтля

Число Прандтля (отношение кинематической вязкости к температуропроводности) $\mathrm{Pr}={\nu\over a}={\mu c_p\over \lambda}$ для газов обычно немного меньше единицы.

[править] Проводимость

Газы в очень плохие проводники, но в ионизированном состоянии газ способен проводить электрический ток^[3]. Проводимость газа зависит от напряжения нелинейно, поскольку степень ионизации изменяется по сложному закону. Основных способов ионизации газа два: термическая ионизация и ионизация электрическим ударом. Кроме того, существует так называемый самостоятельный электрический разряд (пример в молния).

[править] Термическая ионизация

Термическая ионизация в придание атомам достаточной кинетической энергии для отрыва электрона от ядра и последующей ионизации вследствие повышения температуры газа и тепловое движение атомов газа, приводящее к столкновениям и превращением их в кинетическую энергию. Температуры, необходимые для ионизации газов, очень высоки (например, для водорода этот показатель составляет 6 000 К). Этот тип ионизации газов распространен преимущественно в природе.

[править] Ионизация электрическим ударом

При низкой температуре газ также может проводить ток, если мощность его внутреннего электрического поля превышает некоторое пороговое значение. Пороговое значение в данном случае в достижение электроном под действием электрического поля достаточной кинетической энергии, необходимо для ионизации атома. Далее электроны снова разгоняются электрическим полем для ионизации и ионизируют два атома и т. д. в процесс становится цепным. В конечном итоге все свободные электроны достигнут позитивного электрода, позитивные ионы в негативного электрода. Данный тип ионизации распространен преимущественно в промышленности.

[править] Интересные факты

Любое вещество на высоких температурах и в инертной среде является газом.

[править] См. также

[править] Примечания

в‘ В планетарном масштабе газ в атмосфере удерживается гравитацией
в‘ ГОСТ 30319.1-96. Газ природный. Методы расчета физических свойств. Определение физических свойств природного газа, его компонентов и продуктов его переработки.
в‘ Элементарный учебник физики / Под ред. Ландсберг Г. С.. в Изд. 8-е. в М.: Наука, 1972. в Т. 2. в С. 230в268.

[править] Ссылки

[0] в‘ В планетарном масштабе газ в атмосфере удерживается гравитацией

[1] в‘ ГОСТ 30319.1-96. Газ природный. Методы расчета физических свойств. Определение физических свойств природного газа, его компонентов и продуктов его переработки.

[2] в‘ Элементарный учебник физики / Под ред. Ландсберг Г. С.. в Изд. 8-е. в М.: Наука, 1972. в Т. 2. в С. 230в268.

[1]

[2]

[3]

Термодинамические состояния вещества
Твёрдое тело	Аморфное Кристаллическое Аэрогель (температура плавления сублимация)
Жидкость	Электролит Перегретая жидкость Переохлаждённая жидкость Расплавы (критическая точка температура кипения)
Газ	Пар
Плазма	Электромагнитная Кварк-глюонная Глазма
См. также Сверхкритическая жидкость Вырожденное вещество Статистика Ферми в Дирака Конденсат Бозе в Эйнштейна Странная материя Уравнение состояния Кривая охлаждения Квантовая жидкость Термодинамическая фаза Фазовый переход Теория катастроф Твёрдый гелий λ-точка Дисперсные системы (раствор коллоид грубодисперсная система свободнодисперсная коллоидная система (дым золи)) Термодинамические фазы квантовой жидкости (сверхтекучесть сверхтекучее твёрдое тело) Нормальные и стандартные условия

Газ

Содержание

[править] Некоторые частные случаи

[править] Этимология

[править] Физические свойства

[править] Индивидуальная газовая постоянная

[править] Сжимаемость

[править] Теплоёмкость

[править] Теплопроводность

[править] Вязкость

[править] Число Прандтля

[править] Проводимость

[править] Термическая ионизация

[править] Ионизация электрическим ударом

[править] Интересные факты

[править] См. также

[править] Примечания

[править] Ссылки

Личные инструменты

Пространства имён

Варианты

Просмотры

Действия

Поиск

Навигация

Участие

Печать/экспорт

Инструменты

На других языках