Zvezdy: ih stroenie, zhizn' i smert'| predydushaya |
Davlenie ideal'nogo gaza
Vidimo, samym populyarnym predpolozheniem o sostoyanii gaza ili gazoobraznogo veshestva, yavlyaetsya model' ideal'nogo gaza. (inogda dobavlyayut odnoatomnogo gaza, no v nashem rassmotrenii eto nesushestvenno). Dat' posledovatel'noe opredelenie, kakoi gaz i pri kakih usloviyah mozhno schitat' ideal'nym, mozhet okazat'sya dovol'no slozhnym. Poetomu inogda imeet smysl postupit' naoborot - opredelit' sam ideal'nyi gaz kak takoi gaz, kotoryi podchinyaetsya uravneniyu sostoyaniya ideal'nogo gaza!
V deistvitel'nosti, mnogie veshestva v gazoobraznom sostoyanii proyavlyayut svoistva, blizkie k predskazyvaemym dlya ideal'nyh gazov. Takovy vse normal'nye gazy pri komnatnyh temperaturah i plotnostyah, vdali ot tochek kondensacii. Odnako nas interesuet vychislenie davleniya v usloviyah, ves'ma dalekih ot komnatnyh - v nedrah zvezd pri temperaturah millionov i milliardov gradusov, i plotnostyah, v desyatki i sotni tysyach raz prevyshayushih plotnosti vozduha v zemnyh usloviyah. Nesmotrya na stol' sushestvennuyu raznicu, ideal'nyi gaz cherezvychaino populyaren pri teoreticheskih opisaniyah zvezdnogo veshestva. Eto kak by otpravnaya tochka, nulevoe priblizhenie, na fone kotorogo my nachinaem svoi raschety.
Uravnenie ideal'nogo gaza v otnoshenii ego davleniya zapisyvaetsya obychno v vide
V etom vyrazhenii Rg - universal'naya gazovaya
postoyannaya, a T - temperatura i 
- plotnost'.
Osobuyu rol' igraet 
- molekulyarnyi
ves veshestva. V obychnom sostoyanii gazy sostoyat iz atomov i molekul, i molekulyarnyi
ves svyazan s vesom kazhdoi chasticy. Esli veshestvo zvezdy predpolagaetsya v neitral'nom
sostoyanii, to molekulyarnyi ves mozhno vychislit' cherez ispol'zuemye v astrofizike
otnositel'nye udel'nye (vesovye) soderzhaniya vodoroda X, geliya Y
i elementov tyazhelee geliya Z v vide
Odnako v normal'nom sostoyanii veshestvo v zvezdah vstrechaetsya dovol'no redko, poetomu takoe vyrazhenie imeet ne bol'shogo znacheniya. Bolee rasprostranennym sluchaem yavlyaetsya situaciya polnoi ionizacii atomov, chto snova oznachaet ideal'nyi gaz, no s drugim molekulyarnym vesom,
(V vyrazheniyah dlya molekulyarnogo vesa Ai atomnyi ves sootvetstvuyushei komponenty, a z - srednii zaryad dlya komponent tyazhelee geliya).
V perechislennyh sluchayah my imeem delo s "empiricheskim" podborom uravneniya sostoyaniya dlya issleduemogo ob'ekta - prosto schitaetsya (ili proveryaetsya eksperimental'no), chto davlenie gaza blizko k tomu, chto poluchaetsya iz uravneniya ideal'nogo gaza. V astrofizicheskih prilozheniyah uravnenie idel'nogo gaza igraet znachitel'no bol'shuyu rol', esli ego ispol'zovat' pri vychisleniyah davleniya otdel'nyh komponent, sostavlyayushih rassmatrivaemyi gaz. Ochevidno, chto veshestvo zvezd sostoit iz razlichnyh atomov i ionov, i mozhno rassmatrivat' parcial'nye davleniya, sozdavaemye kazhdoi iz komponent. Bolee togo, po zakonu Dal'tona, my mozhem ozhidat', chto obshee davlenie okazyvaetsya ravnym summe parcial'nyh - etot zakon strogo spravedliv dlya ideal'nyh gazov. No v etom sluchae oblast' primenimosti ideal'nogo uravneniya hotyaby dlya otdel'nyh komponent znachitel'no rasshiryaetsya. V ochen' bol'shom diapazone temperatur i plotnostei davlenie, sozdavaemoe atomami i yadrami ionov (atomnymi ostatkami) opisyvaetsya formuloi dlya ideal'nogo gaza, kotoruyu, pravda, perepisyvayut v vide
V etom vyrazhenii ni - koncentraciya chastic i-go sorta (shtuk v sm3), a k - eto postoyannaya Bol'cmana. Legko videt', chto ni - koncentracii atomov i ionnyh ostatkov legko vychislit', znaya plotnost' i otnositel'noe soderzhanie dannogo atoma - vodoroda, geliya i dr. Esli izvestno, chto veshestvo neitral'no, to koncentraciya svobodnyh elektronov ne prosto ravna nulyu (i, sootvetstvenno, ravno nulyu komponent elektronnogo davleniya), a esli veshestvo polnost'yu ionizovanno, to etu koncentraciyu takzhe mozhno vychislit' po koncentraciyam yader vseh sortov
Obshee davlenie polagaetsya ravnym prosto summe otdel'nyh komponent - eto priblizhenie imeet dostatochno glubokie korni v statisticheskoi fizike. Takim obrazom
(rol' i smysl drugih komponent davleniya my obsudim v sleduyushih paragrafah). No v ramkah obsuzhdaemyh predpolozhenii, takoe vyrazhenie ostaetsya ekvivalentnym uravneniyu sostoyaniya ideal'nogo gaza.
Mehanicheskaya model' dlya ideal'nogo gaza
Statisticheskaya model' ideal'nogo gaza
V.Baturin
| predydushaya |
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
Sverhnovye - zvezdy - sverhgigant - neitronnye zvezdy - krasnyi gigant - buryi karlik - diagramma Gercshprunga-Ressela - belyi karlik - Evolyuciya zvezd - termoyadernye reakcii - vyrozhdennyi gaz - gidrostaticheskoe ravnovesie - konvekciya - luchistyi perenos - glavnaya posledovatel'nost' - evolyucionnyi trek zvezdy - karliki
Publikacii so slovami: Sverhnovye - zvezdy - sverhgigant - neitronnye zvezdy - krasnyi gigant - buryi karlik - diagramma Gercshprunga-Ressela - belyi karlik - Evolyuciya zvezd - termoyadernye reakcii - vyrozhdennyi gaz - gidrostaticheskoe ravnovesie - konvekciya - luchistyi perenos - glavnaya posledovatel'nost' - evolyucionnyi trek zvezdy - karliki | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
