Идеальный газ. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Идеальный газ - теоретич. модель газа ,в к-рой пренебрегают размерами и взаимодействиями частиц газа и учитывают лишь их упругие столкновения. Это первонач. представление было расширено, в более широком понимании И. г. состоит из частиц, представляющих собой упругие сферы радиуса r или эллипсоиды, у них проявляется атомная структура. Расшир. модель И. г. позволяет учитывать не только поступательное, но и вращательное и колебательное движения его частиц, вводить в рассмотрение наряду с центральным и нецентральное соударение, исследовать переходы энергии из одной степени свободы в другую и т. д. Внутр. энергия И. г. определяется лишь кинетич. энергией его частиц (в противоположность модели решёточного газа, в частности Изинга модели, где кинетич. энергией пренебрегают и учитывают лишь потенц. энергию взаимодействия частиц). Модель И. г. предложена в 1847 Дж. Герапатом (J. Herapath). На основе этой модели были теоретически выведены ранее эксперим. установленные газовые законы (законы Бойля - Мариотта, Гей-Люссака, Шарля, Авогадро). Эта модель И. г. легла в основу молекулярно-кинетич. представлений. Позднее экспериментально были обнаружены отклонения от законов И. г. [А. В. Реньо (Н. V. Regnault), Дж. Томсон (J. Thomson), Т. Эндрюс (Th. Andrews)], а в 1873 эти отклонения были теоретически обоснованы Й. Д. Ван-дер-Ваальсом (J. D. van der Waals). Модель И. г. справедлива для реальных классич. и квантовых газов при достаточно высоких температурах и разрежениях. В совр. физике понятие И. г. применяют при описании ансамбля любых слабовзаимодействующих частиц и квазичастиц, бозонов и фермионов. Осн. законы И. г.- уравнение состояния и закон Авогадро, впервые связавший макрохарактеристики газа (давление, температуру, массу) с массой его молекулы. Мн. кинетич. и термодинамич. свойства реальных газов в рамках этой модели могут быть выражены в виде степенных разложений с помощью функций распределения частиц И. г. Модель И. г. позволяет оценить мн. характеристики газа, напр. ср. расстояние L между частицами: L~n^-1/3, где п - плотность газа (число частиц в ед. объёма), а с учётом пуассоновского характера пространственного распределения частиц L=0,55396 п^-1/3 Критерий идеальности к.- л. газа eЪ1, где e=nr³ - безразмерный параметр плотности. При квантовомеханич. описании атомов и молекул И. г., кроме классич. параметров (давления, температуры, плотности, массы частиц и т. д.), вводится дополнительно длина волны де Бройля l_T=h/mv для частицы, движущейся как целое, и l₀=h/mv₀ для внутримолекулярных движений (т и m - масса и приведённая масса молекулы, v₀ и v скорости внутримолекулярных перемещений и движения молекулы как целого соответственно). Квантовые эффекты проявляются при l₀ЪLЪl_Т. При l₀Ъl_ТЪL движение частицы как целого описывается законами классич. механики, а внутримолекулярное - квантово-механич. законами. К внутримолекулярным движениям относят также и акты столкновений частиц газа, для к-рых классич. рассмотрение допустимо лишь при rдl_T. Это условие можно записать в виде

При rхl_T столкновения сопровождаются дифракц. эффектами и классич. рассмотрение неправомерно. Подставляя реальные параметры в (*), можно установить, что существенно квантовые явления должны наблюдаться, напр., для изотопов водорода и гелия при низких темп-pax. К квантовым эффектам относится также динамика намагниченности в спин-поляризованных разреженных газах (напр., коллективные спиновые осцилляции).

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

Идеальный газ

Литература по идеальным газам