Гас

Гас или плин — една од четирите фундаментални состојби на материјата (другите се цврста, течна и плазма). Чистиот гас може да биде составен од поединечни атоми (на пр. благороден гас како неон), елементарни молекули направени од еден тип на (на пр. кислород), или соединение молекули направени од различни атоми (на пр. јаглерод диоксид). Гас мешавината би содржела голем број на чисти гасови кои се многу слични на воздухот. Она што го разликува гасот од течноста и цврстите материи е огромната поделба на одделните честички на гас. Оваа поделба обично го прави гасот безбоен е невидлива за човечкото око. Интеракцијата на честичките на гасот во присуство на електрични и гравитациски полиња се смета за занемарлива, како што е наведено од страна на постојаната брзина на векторите претставени на сликата. Еден тип на попознат гас е пареата.

Гасовитата состојба на материјата се наоѓа помеѓу течна и плазма состојба,This early 20th century discussion infers what is regarded as the plasma state. See page 137 of American Chemical Society, Faraday Society, Chemical Society (Great Britain) The Journal of physical chemistry, Volume 11 Cornell (1907). последната кој ја овозможува горната граница за температурата во гасови. Одблеснува долниот крај на скалата за температура лежат изродувачки квантни гасовиThe work by T. Zelevinski provides another link to latest research about Strontium in this new field of study. See со која се добива зголемување на внимание.for links material on the Bose–Einstein condensate see Quantum Gas Microscope Offers Glimpse Of Quirky Ultracold Atoms. ScienceDaily. 4 November 2009.

Се смета дека фламанскиот лекар и хемичар Јан Баптиста фан Хелмонт (1580-1644) е првиот кој го употребил изразот „гас“.Бојан Шоптрајанов, Хемија за втора година на реформираното гимназиско образование (петто изменето и дополнето издание). Скопје: Просветно дело, 2009, стр. XXXI.

Елементарни(основни) гасови На само хемиски елементи кои се стабилни мулти атом еднојадрени молекули на нормална температура и притисок (STP), се водород (H2), азот (N2) и кислород (O2); плус две халгогени, флуор (F2) и хлор (Cl2). Овие гасови, кога се групираат заедно со едноатомен благородни гасови; кои се хелиум (He), неон (Ne), аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Xe) и радон (Rn) ; се нарекуваат "елементарни гасови". Алтернативно, тие се понекогаш познати како "молекуларни гасови" за да се разликуваат од молекули кои се исто така хемиски соединенија.

Потекло на поимот Зборот гас е неологизам првпат употребен во раниот 17 век од страна на фламански хемичар J.B. van Helmont.J. B. van Helmont, Ortus medicinae. … (Amsterdam, (Netherlands): Louis Elzevir, 1652 (first edition: 1648)). The word "gas" first appears on page 58, where he mentions: "… Gas (meum scil. inventum) …" (… gas (namely, my discovery) …). On page 59, he states: "… in nominis egestate, halitum illum, Gas vocavi, non longe a Chao …" (… in need of a name, I called this vapor "gas", not far from "chaos" …) Зборот на Ван Хелмонт се чини дека бил само фонетска транскрипција на грчкиот збор χάος хаос – g во холандскиот се изговара како х во "лох" – во случај кој Ван Хелмонт кој ја следи воспоставената алхемиска употреба потврдена прва во делата на Парацелзиус. Според терминологијата на Парацелузус, хаос значи нешто како "ултра-ретка вода".

Алтернативна приказна е тој збор на Ван Хелмонт оштетен gahst (или geist), што значи дух или дух (душа). Ова е поради тоа што одредени гасови биле предложени со натприродно потекло, како и нивна способност да предизвикаат смрт, да го изгаснат огнот, и да се случи "мини, дното на бунари, црковни и други осамени места ".

Физички одлики

Бидејќи повеќето гасови тешко се набљудуваат директно, тие се опишани преку употреба на четири физички својства или макроскопски одлики: притисок, волумен, број на честички (хемичарите ги групираат според молови) и температура. Овие четири одлики беа постојано забележани од страна на Роберт Бојл, Жак Чарлс, Џон Далтон, Џозеф Геј-Лисак и Амадео Авогадро за различни гасови во различни поставувања. Нивните детални студии на крајот доведоа до математички однос меѓу овие својства изразени од страна на закон за идеален гас (види поедноставен модел подолу).

Гас честичките се широко одделени една од друга, а со тоа имаат и послаба меѓумолекулски обврзници од течности и материи. Овие меѓумолекулски сили релултираат од електростатички интеракции помеѓу гас честички. Како наполнети области од различни гас честички repel, додека спротивно наполнети региони од различни гас честички се привлекуваат една со друга; гасовите кои содржат трајно одговорни полнежи јони се познати како плазми. Гасовити соединенија со поларна ковалентна обврзници кои содржат трајно постојано неурамнотежено полнење и искуство со релативно силни меѓумолекулски сили, иако мрежата на молекулата останува со неутрален полнеж. Постојат минливи, случајно предизвикани обвиненија низ неполарни ковалентни врски на молекули и електростатички интеракции предизвикани од нив и се наведени Ван дер Валсови сили. Интеракцијата на овие меѓумолекулски сили варира во рамките на една супстанција која одредува многу од физичките својства карактеристични за секој гас.The authors make the connection between molecular forces of metals and their corresponding physical properties. By extension, this concept would apply to gases as well, though not universally. Cornell (1907) pp. 164–5.One noticeable exception to this physical property connection is conductivity which varies depending on the state of matter (ionic compounds in water) as described by Michael Faraday in the 1833 when he noted that ice does not conduct a current. See page 45 of John Tyndall's Faraday as a Discoverer (1868). Споредбата на точки на вриење за соединенија гормирани од страна на јонски и ковалентни врски води до овој заклучок. Честички чад лебдат во сликата која обезбедува увид на однесувањето на низок гас притисок. Во споредба со другите состојби на материјата, гасовите имаа ниска густина и вискозност. Притисокот и температурата влијаат на честички во рамките на определен обем. Оваа варијација во поделбата на честички и брзината се нарекува компресибилност. Оваа поделба на честичките и големината влијаат на оптичките својства на гасови што може да се најде во следнава список на индекси на рефракција. Според тоа, гас честичките се рашируваат или дифузираат со цел хомогено да се распоредат целосно во било кој сад.

Макроскопски

При набљудување на гас, типично е да се одреди референтна рамка или скала за должина. Поголем размер на должина одговара на макроскопски или гасот од глобална гледна точка. Овој регион (наведен како волумен) мора да биде доволно голем за да собере доволно примероци на гас честички. Како резултат на статистичка анализа на овој примерок за големина може да произведува "просечно" однесување (на пр. Брзина, температура и притисок) на сите гас честички во регионот. Спротивно на тоа, помал обем на должина одговаеа на микроскопски или од глобална гледна точка. Макроскопски, одликите на гас се мери според услови на гас честичките во однос на самите себе (брзина, притисок или темпераатура) или во однос на нивното опкружување (волумен). На пример, Роберт Бојл студирал пневматска хемија на мали делови во текот на својата кариера. Еден од неговите експерименти е поврзан со макроскопски својства на притисок и волумен на гас. Неговиот експеримент е користи Ј-цевка манометар која изгледа како епрувета во облик на буквата Ј. Бојл затворен интертен гас во најблискиот крај на тест епруветата со колона од жива, со што бројот на честички и температурата е константна. Тој забележал дека кога притисокот е зголемен во гас, со додавање на повеќе жива во колона, волуменот на заробениот гас се намалува во обем (ова е познато како обратна врска). Исто така, кога Бојл го помножил притисокот со волуменот на секоја испитуван случај производот бил константен. Овој однос го содржи секој гас што го набљудувал Бојл што води до законот (PV=k), именуван во чест на неговата работа во оваа област. Постојат многу математички алатки достапни за анализа на својства на гас. Како резултат на тоа што гасовите се разгледуваат во отежнати услови, овие алатки се малку посложени, од Ојлер равенки за inviscid проток на Navier–Stokes equationsAnderson, p.501 кој е одговорен за вискозни ефекти. Овие равенки се прилагодени на условите во прашање на гасоводниот систем. Лабораториската опрема на Бојл дозволи користење на алгебра за да се добијат неговите аналитички резултати. Неговите резултати се можни, бидејќи тој ги изучил гасовите во ситуации со релативно низок притисок, каде што тие се однесуваат на "идеален" начин. Овие идеални односи, се однесуваат на безбедноста при пресметки за различни услови при летање на материјалите кои се во употреба. Денес се користи опрема со висока технологија која е создадена за да ни помогне при безбедно истражување на повеќе егзотични оперативни средини каде што гасовите не се однесуваат на "идеален" начин. Оваа напредна математика, вклучувајќи ја статистиката и мултиваријабилниот калкулус, овозможува решени за ваквите сложени динамички ситуации како reentry простор на возило. Еден пример е анализа на спејс шатл со повторен влез претставен за да се обезбедат својства на материјалот под овие услови на вчитување кои се соодветни. Во овој режим, гасот веќе не се однесува идеално.

Притисок

Симболот се користи за да се претстави притисокот во равенките "p" или "P" со SI-единици на паскали.

Во описот на еден сад со гас, терминот притисок (или апсолутен притисок) се однесува на просечната сила по единица површина на садот. Вклучувајќи го овој волумен, полесно е да се визуелизира гас честички кои се движат по прави линии, додека ти се судрат со садот (види го дијаграмот на врвот на статијата). Силата од страна на честичките во садот со овој судир прави промена динамиката на честичката. За време на судирот се менува брзината само на нормална компонента. Честичка која се движи паралелно до ѕидот не ја менува својата динамика. Затоа, просечната сила на површина треба да биде просечна промена линеарна динамика од сите овие судири на гас честички.

Притисок е збир на сите нормални компоненти на сила притискана од честички кои влијаат на ѕидовите на садот поделени на површината на ѕидот.

Температура

Симболот се користи за да ја претстави температурата во равенки е T со SI-единици на келвини.

Брзината на гас честички е пропорционална со неговата апсолутна температура. Обемот на балонот во видеото се намалува кога заробени честички на гас постепено се додаваат на многу студен азот. Температурата на било кој физички систем е поврзана со движењето на честички (молекули и атоми) кои го сочинуваат гас системот.See pages 137–8 of Society, Cornell (1907). Во статистичката механика, температурата е мерка за средна кинетичка енегрија складирана во честичка. Методите за чување на оваа енергија се диктирани од страна на степени на слобода на самата честичка (начини на енергија). Кинетичката енергија додаде (ендотермен процес) на гас честички по пат на судири произведува линеарно, со вртење и движење со вибрации. Спротивно на тоа, молекула во цврста состојба може да ги зголеми своите вибрирачки режими со додавање на топлина, како структура на решетка, кристално спречува линеарни и вртежни движења. Овие загреани гас молекули имаат поголем опсег на брзина која постојано се менува поради постојани судири со други честички. Опсег на брзината може да се опише со Максвел-Болцман дистрибуција. Употребата на оваа дистрибуција подразбира идеални гасови во близина на термодинамичка рамнотежа на системот на честички кои се засегнати.

Специфичен волумен

Симболот се користи за да се претстави специфичен волумен во равенки со "v" со SI-единици метри кубни по килограм.

Симболот се користи за да се претстави волумен во равенки со "V" со SI-единици метри кубни.