Газ
Газ (нід. gas, від грец. chaos — хаос) — один із агрегатних станів речовини, для якого характерні великі відстані між частинками (молекулами, атомами, іонами) порівняно з твердим чи рідинним станами, слабка міжмолекулярна взаємодія, невпорядкованість структури, а середня кінетична енергія хаотичного руху частинок набагато більша за енергію взаємодії між ними. Характеристичною властивістю газу є те, що він здатний вільно поширюватися в усьому доступному для нього просторі[1], рівномірно заповнюючи його. На відміну від рідини та твердого тіла газ не утворює поверхні. Характерним прикладом газу є повітря. Газами називають також хімічні речовини, які перебувають в газоподібному стані за нормальних умов. В цьому сенсі повітря складається з кількох газів — азоту, кисню, діоксиду вуглецю, аргону та інших.
Зміст
Хімічний склад
Термін «газ» (нід. gas) є неологізмом і вперше використаний на початку 17-го столітті фламандським хіміком Ян Баптист ван Гельмонтом. Він застосував це слово, мабуть, як спрощену фонетичну транскрипцію грецького слова «Хаос» (грец. chaos) — «g» в голландській вимові звучить як українська літера «х» і в цьому випадку Ван Гельмонт просто застосував установлений у використанні серед алхіміків термін, що вперше з'явився в працях Парацельса. Відповідно до термінології Парацельса «хаос» означало щось на кшталт «дуже розріджена вода»[2].
Фізичні властивості та характеристики
Макроскопічні характеристики
Оскільки більшість газів складно або неможливо спостерігати безпосередньо нашими органами чуттів, вони описуються за допомогою чотирьох фізичних властивостей або макроскопічних характеристик: тиском, об'ємом, кількістю часток (хіміки, згрупували їх у моль (одиниця)) і температури. Ці чотири характеристики здавна неодноразово досліджувались вченими, такими як Роберт Бойль, Жак Шарль, Джон Дальтон, Джозеф Гей-Люссак та Амедео Авогадро для різних газів в різних умовах. Їхнє детальне вивчення в підсумку, призвело до встановлення математичного зв'язку між цими властивостями, вираженого у рівнянні стану ідеального газу (див. нижче розділ «Спрощені моделі газу»). Основною особливістю газу є те, що він заповнює весь доступний простір, не утворюючи поверхні. Гази завжди змішуються. Газ — ізотропна речовина, тобто його властивості не залежать від напрямку. За відсутності сил тяжіння тиск у всіх точках газу однаковий (див. Закон Паскаля). У полі сил тяжіння густина й тиск не однакові в кожній точці, зменшуючись із висотою за барометричною формулою. Відповідно, в полі сил тяжіння неоднорідною стає суміш газів. Важчі гази мають тенденцію осідати нижче, а легші — підніматися вгору. В полі тяжіння на будь-яке тіло в газі діє Архімедова сила, яку використовують повітряні кулі, заповнені легкими газами або гарячим повітрям. Газ має високу стисливість — при збільшенні тиску зростає його густина. При зростанні температури розширюються. При стискуванні газ може перейти в рідину, але конденсація відбувається не за будь-якої температури, а за температури, нижчій за критичну температуру. Критична температура є характеристикою конкретного газу й залежить від сил взаємодії між його молекулами. Так, наприклад, газ гелій можна зрідити тільки за температури, нижчій від 4,2 К. Існують гази, які при охолодженні переходять у тверде тіло, оминаючи рідку фазу. Перетворення рідини в газ називається випаровуванням, а безпосереднє перетворення твердого тіла в газ — сублімацією.
Співіснування з рідиною
В певному діапазоні температури й тиску газова та рідка фаза однієї й тої ж речовини можуть співіснувати. Частина молекул газу переходить в рідину, яка має більшу густину, отже густина газу над поверхнею рідини може залишатися нижчою. Газ над поверхнею рідини називають парою.
Мікроскопічні характеристики
Якби можна було спостерігати газ під потужним мікроскопом, можна побачити набір частинок (молекул, атомів, іонів, електронів і т. д.) без певної форми та об'єму, які знаходяться у хаотичному русі. Ці нейтральні частинки газу змінюють напрямок тільки тоді, коли вони стикаються з іншими частками або стінками ємкості. Якщо припустити, що ці взаємодії (удари) абсолютно пружні, ця речовина перетворюється з реального до ідеального газу. Ця частка з мікроскопічної точки зору газу описується молекулярно-кінетичною теорією. Всі передумови, що лежать у цій теорії можна знайти в розділі «Основні постулати» кінетичної теорії.
Ілюстрації
Медіа
Див. також
Зріджений нафтовий газ Список СПГ терміналів
Джерела та література
Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3. В. І. Саранчук, М. О. Ільяшов, В. В. Ошовський, В. С. Білецький. Хімія і фізика горючих копалин. — Донецьк: Східний видавничий дім, 2008. — с. 600. ISBN 978-966-317-024-4
