. Молекули перебувають у безперервному русі. Хаотичний рух молекул зазвичай називається тепловим рухом. Інтенсивність теплового руху зростає із збільшенням температури.
Молекули взаємодіють один з одним. Між ними діють сили тяжіння і сили відштовхування, які швидко зменшуються при збільшенні відстані між молекулами. Сили відштовхування діють тільки на дуже малих відстанях. Практично поведінка речовини і його агрегатний стан визначаються тим, що є домінуючим: сили тяжіння або хаотичне тепловий рух. У твердих тілах, де концентрація молекул (- число молекул в одиниці об'єму) відносно велика, домінують сили взаємодії, і тверде тіло зберігає свої розміри і форму. Рідини, де концентрація менше, а отже, менше сили взаємодії, зберігають свій об'єм, але приймають форму посудини, в якому вони знаходяться. У газах, де концентрація молекул ще менше, сили взаємодії малі, тому газ займає весь наданий йому об'єм.
На рис. 8.1 наведено графік залежності потенційної енергії взаємодії двох молекул від відстані між ними. Нехай в точці знаходиться молекула, і друга молекула наближається до неї з нескінченності.
Нагадаємо, що, звідки
При сила тяжіння більше, ніж сила відштовхування:. При, потенційна енергія мінімальна, сумарна сила, що діє на молекули, дорівнює нулю. При сила відштовхування стає більше сили тяжіння: (). При значеннях ~ потенційна енергія прагне до нескінченності. Це означає, що сила відштовхування також прагне до нескінченності, тобто дві молекули не можуть наблизитися один до одного на відстань менше, ніж. Це дозволило розглядати молекули як два пружних кульки діаметрами, так як - мінімальна відстань між їх центрами. Взаємодія молекул розглядається за законами абсолютно пружного удару (модель реального взаємодії).
Сили, що діють між молекулами газу, малі і тому часто ними можна знехтувати. Крім того, можна знехтувати об'ємом, який займають молекули. Газ, для якого це справедливо, називається ідеальним газом. Будь газ при тисках, менших 10 атм, можна розглядати як ідеальний. Газ характеризується трьома параметрами: об'ємом V, тиском Р і температурою Т. Температура може бути виміряна за різними температурним шкалами. Абсолютна температура пов'язана з температурою за шкалою Цельсія співвідношенням:, зміна температури за шкалою Кельвіна дорівнює зміні температури за шкалою Цельсія:.
Якщо значення температури і тиску в різних точках об'єму різні, то температура і тиск є функціями координат, тобто,. У цьому випадку газ (система) знаходиться в нерівноважному стані, і ми не можемо назвати значення тиску і температури, що визначають стан системи. Якщо систему, що знаходиться в нерівноважному стані, надати самій собі, то температура і тиск поступово вирівнюються, система приходить в рівноважний стан. Процес переходу до рівноважного стану називається релаксацією, а час, необхідний для цього, часом релаксації. Рівноважний стан - це стан, при якому температура і тиск у всіх точках об'єму однакові. Стан газу може бути визначено, якщо він знаходиться в рівноважному стані.
На графіках залежності,, ми можемо зображати тільки процеси, при яких кожне проміжний стан є рівноважним. Такі процеси називаються оборотними. Експериментально досліджувалися процеси, при яких один з трьох параметрів і маса газу залишалися незмінними. Ці закони називаються газовими законами, і якщо газ підпорядковується газовим законам, його можна вважати ідеальним (ще одне визначе...
