Rieth József: Anyagvilág - Háttérinformáció

Gáz

Tartalomjegyzékhez Világképem <  (Kvark-időszak, Hadron-időszak)     

A gáz forma az anyag egy halmazállapota. Ha a hőmérséklet magasabb a kritikus hőmérsékletnél, gázról beszélünk; ha alacsonyabb, akkor pedig gőzről.

Szuperkritikus állapot pedig akkor lép fel, ha a nyomás és a hőmérséklet is magasabb a kritikusnál. A gáz nem tévesztendő össze a pára fogalmával. Ez látszólag légnemű anyag, azonban finoman eloszlatott folyadékcseppeket (vízcseppeket) tartalmaz (két komponensű, diszperz rendszer), ilyen például a köd és a felhő is.

A halmaz részecskéi egymástól távol vannak, ideális esetben a köztük lévő kölcsönhatások -- vagyis a vonzó és taszító erők -- teljes mértékben elhanyagolhatók (ezek az ún. ideális gázok, azonban ez nagyon ritka). Mint a folyadékok, a gázok is fluidumok: képesek áramlani és nem állnak ellent a deformációnak, habár van viszkozitásuk. A folyadékokkal ellentétben a gázok nem öltik fel az őket tartalmazó test formáját, hanem igyekszenek az általuk elfoglalt teret teljesen kitölteni. A gázokban meglévő mozgási energia a gázrészecskék -- melyek lehetnek atomok (például a nemesgázokban, mint a hélium), elemmolekulák (például a kétatomos oxigén) vagy vegyületmolekulák (pl. szén-dioxid) -- nagy sebessége és állandó, véletlenszerű mozgása (diffúzió) miatt a második legnagyobb a halmazállapotok között (a plazma után). Ezen magasabb kinetikus energiaszint miatt a gázok atomjai és molekulái szinte teljesen rugalmasan visszapattannak az őket tároló anyag felületéről, és egymásról. Ez a folyamat a kinetikus energia növelésével erősödik. A gázok állapotát alapvetően a négy fő állapotjelzővel tudjuk meghatározni; ezek a nyomás, a térfogat, a hőmérséklet és az anyagmennyiség.

Elterjedt tévhit, hogy a gázok nyomását a gázmolekulák egymásnak ütközésével magyarázzák, de valójában csupán véletlenszerű sebességük elegendő a nyomás értékének meghatározásához. A kölcsönös ütközések csupán a Maxwell–Boltzmann-eloszlás megalapozásához voltak fontosak.

Elemi gázok

Az egyedüli kémiai elemek, melyek normálállapotban (0 °C-on = 273,15 K; légköri nyomáson = 101.325 kPa) és gáz halmazállapotban stabilisak, a kétatomos molekulák közül a hidrogén (H2), a nitrogén (N2), az oxigén (O2), illetve kettő halogének közül, a fluor (F2) és a klór (Cl2). Ezek az "egyatomos molekulákat" alkotó nemesgázokkal együtt -- ezek a hélium (He), neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), xenon (Xe) és a radon (Rn) -- alkotják az "elemi gázok" csoportját.

Állapotjelzők, állapotegyenletek

A gázok legfontosabb tulajdonságait, az állapotukat alapvetően a négy legfontosabb rájuk jellemző adattal, négy állapotjelzővel tudjuk leírni. Ezek matematikai kifejezéséhez használjuk az állapotegyenleteket. Ezen négy tulajdonság a nyomás, a térfogat, a hőmérséklet, és az anyagmennyiség. A köztük bizonyos körülmények között fennálló kapcsolatokat próbálja meg leírni az összes állapotegyenlet, a legkezdetlegesebbek és a legjobbak is. Ezek az egyenletek megfelelő állapotok esetén elég pontosan működnek, azonban teljesen tökéletes, minden körülmény esetén működő állapotegyenletet nem ismerünk.

A nyomás azt mutatja meg, hogy adott felületre mekkora erővel hat, mekkora erővel nyom az adott gáz. A nyomás a gázrészecskék diffúziójának a következménye, melynek során folyamatosan rugalmasan ütköznek a felülettel. A térfogat -- mint extenzív mennyiség -- a gáz térbeli kiterjedését mutatja meg; a hőmérséklet az anyag belső energiáját. Az anyagmennyiség a részecskék száma mólokban mérve (1 mol = 6,022045·1023 részecske).

Állapotegyenletek fejlődése

A gázegyenlet kimondja, hogy állandó anyagmennyiség és hőmérséklet mellett a gáz nyomása fordítottan arányos a térfogatával (vagyis ha a gázt összenyomjuk, nagyobb lesz a nyomása; ha kitágítjuk, akkor kisebb). Magyar nyelvterületen Boyle–Mariotte-törvénynek hívják a fenti állítást leíró egyenletet. Az 1800-as években Joseph-Louis Gay-Lussac és Jaques-Alexandre-Cesar Charles francia természettudósok a gázok hőtágulását tanulmányozták, rájöttek, hogy a térfogat egyenesen arányos a hőmérséklettel. Továbbá a térfogat nemcsak arányos a hőmérséklettel, de egyenlő a hőmérséklet és egy k arányossági tényező szorzatával, ha ahhoz hozzáadunk egy b állandót.

Tartalomjegyzékhez Világképem <  Kvark-időszak     

-------------

http://hu.wikipedia.org/wiki/G%C3%A1z