Gas unggul

Gas unggul ialah gas hipotesis yang terdiri dari zarah-zarah serupa dengan isi padu sifar dan tiada daya antara molekul. Di samping itu, atom atau molekul juzuk tersebut mengalami perlanggaran kenyal sempurna dengan dinding bekas yang mengandungi gas tersebut. Gas nyata tidak mempunyai ciri-ciri ini, walaupun hampir sama dan oleh itu, boleh dianggap mewakili gas nyata, terutamanya pada suhu yang tinggi dan tekanan yang rendah.

Terdapat tiga jenis gas unggul:

• gas unggul klasik atau Maxwell-Boltzmann,
• gas Bose kuantum unggul, terdiri dari boson, dan
• gas Fermi kuantum unggul, terdiri dari fermion.

Gas unggul termodinamik klasik

Ciri-ciri termodinamik gas unggul boleh diwakili oleh dua persamaan:

Hukum gas unggul

Rencana utama: Hukum gas unggul

Persamaan keadaan gas unggul klasik diberikan oleh hukum gas unggul.

$pV=nRT=NkT\,$

Tenaga dalaman gas unggul pula diberikan oleh:

$U={\hat {c}}_{V}nRT={\hat {c}}_{V}NkT,$

dengan:

• ${\hat {c}}_{V}$ merupakan pemalar (contohnya 3/2 untuk gas monatom);
• U ialah tenaga dalaman;
• p ialah tekanan;
• V ialah isi padu;
• n ialah kuantiti gas (mol);
• R ialah pemalar gas, 8.314 J•K^-1mol^-1;
• T ialah suhu mutlak;
• N ialah bilangan zarah;
• k ialah pemalar Boltzmann, 1.381x10^-23 J•K^-1.

Persamaan ini diterbitkan daripada tiga hukum gas, iaitu:

• Hukum Boyle: $V\propto {\frac {1}{P}};$
• Hukum Charles: $V\propto T;$
• Hukum Avogadro: $V\propto n.$

Gabungan ketiga-tiga hukum ini persamaan di bawah:

$V\propto {\frac {nT}{P}},$

$V=R\left({\frac {nT}{P}}\right),$

$PV=nRT.$

Model mikroskopik

Dalam perubahan pemerhatian daripada nilai makroskopik (bahagian kiri persamaan) kepada nilai mikroskopik (bahagian kanan persamaan), persamaan ini dipakai:

$nR=Nk_{b},$

dengan:

• N ialah bilangan zarah gas;
• k_b ialah pemalar Boltzmann.

Lihat juga

• Gas nyata