Գազ

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Գազային ֆազայի մասնիկները (ատոմներ, մոլեկուլներ կամ իոններ) էլեկտրական դաշտի ներգործության բացակայության դեպքում ազատ շարժվում են:

Գազը նյութի չորս հիմնական վիճակներից մեկն է (մյուսները՝ պինդ, հեղուկ և պլազմա)։ Մաքուր գազը կարող է կազմված լինել առանձին ատոմներից (իներտ գազ կամ ատոմային գազ, ինչպես նեոնային), միատիպ ատոմներից կազմված տարրական մոլեկուլներից (օրինակ թթվածին), կամ զանազան ատոմներից կազմված միացության մոլեկուլներից (օրինակ ածխածնի երկօքսիդ)։ Գազի խառնուրդը պարունակում է զանազան մաքուր գազեր այնպես, ինչպես օդը։ Գազը տարբերվում է հեղուկից և պինդ մարմնից նրանով, որ նրա առանձին մասնիկները ընդարձակորեն տարանջատված են։ Այդ տարանջատումը գազը դարձնում է անգույն և անտեսանելի մարդու համար։

Անվան ծագումնաբանություն[խմբագրել]

«Գազ» բառը (հոլ.՝ gas) հորինվել է 17-րդ դարի սկզբին ֆլամանդացի բնագետ Յ. Բ. վան Հելմոնտի կողմից, իր կողմից ստացած «մեռած օդ»-ը (ածխաթթու գազ) անվանելու նպատակով։ Ըստ Յ.Ի.Պերելմանի Հելմոնտը գրել է.

Aquote1.png Այդ գոլորշին, ես կոչել եմ գազ, քանի որ այն գրեթե չի տարբերվում հնամենի քաոսից։ Aquote2.png


Վունդի կարծիքով, Հելմոնտը նախ և առաջ մտածել է, որ հայտնաբերված գազը նման է առաջնային քաոսին։ Հելմոնտի վրա ազդեցություն է գործել նաև blas (միջին գերմ.՝ blasen) բառը, որը նա օգտագործում էր աստղերից եկող սառը օդը բնութագրելու համար։ Բառի ընտրության գործում մեծ դեր է ունեցել նաև geest («ոգի») բառը, որը համապատասխանում է լատիներեն spiritus-ին. գազը, որի տակ Հելմոնտը նախ հասկանում էր ածխաթթու գազ, լատիներենով փոխանցվում է spiritus silvestris-ի («անտառի ոգի») միջով։ Ոմանք ենթադրում են, որ գերմանական gasen («եռալ») բառը նույնպես ազդեցություն է գործել բառի ընտրության վրա։

Ֆիզիկական հատկություններ[խմբագրել]

Մակրոսկոպիկ հատկություններ[խմբագրել]

Գազերի մեծամասնությանը դժվար է կամ անհնար անմիջականորեն հետազոտել մեր զգայարաններով: Դրանք բնութագրվում են չորս ֆիզիկական հատկություններով կամ մակրոսկոպիկ հատկություններով` ճնշում, ծավալ, մասնիկների թիվ (քիմիկները օգտագործում են մոլը) և ջերմաստիճան: Այս չորս բնութագրերը տարբեր պայմաններում և տարբեր գազերի համար հնուց ի վեր բացմիցս ուսումնասիրվել են այնպիսի գիտնականների կողմից, ինչպիսիք են՝ Ռոբերտ Բոյլը, Ժակ Շառլը, Ջոն Դալթոնը, Ժոզեֆ Գեյ-Լյուսակը և Ամեդեո Ավոգադրոն: Արդյունքում դրանց մանրամասն ուսումնասիրությունը բերել է այդ հատկությունների միջև մաթեմատիկական կապի սահմանմանը, որն արտահայտվում է իդեալական գազի վիճակի հավասարումով:

Գազի հիմնական առանձնահատկությունը նրանում է, որ այն զբաղեցնում է բոլոր հասանելի տարածությունները, չկազմելով մակերևույթ: Գազերը միշտ խառնվում են: Գազը իզոտրոպ նյութ է, այսինքն դրա հատկությունները կախված չեն ուղղությունից: Ձգողության ուժի բացակայության պայմաններում ճնշումը գազի բոլոր կետերում նույնն է (Պասկալի օրենք): Ձգողության ուժի դաշտում խտությունն ու ճնշումը նույնը չեն բոլոր կետերում՝ ըստ ծանրաչափական բանաձևի փոքրանում են տարբեր բարձրությունների վրա: Համապատասխանաբար, ծանրության ուժի դաշտում գազերի խառնուրդը անհամասեռ է: Ծանր գազերը միտված են ավելի քիչ նստվածք տալ, իսկ ավելի թեթևները՝ բարձրանում են վեր: Ձգողության դաշտում, ցանկացած մարմնի դեպքում, գազերում գործում է Արքիմեդի ուժը, որն օգտագործում են թեթև գազերով կամ տաք օդով լցված օդապարիկներում:

Գազերը ունեն բարձր սեղմելիություն՝ ճնշման մեծացմանը զուգընթաց աճում է խտությունը: Ջերմաստիճանի բարձրացման դեպքում ընդարձակվում են: Սեղմելու դեպքում գազերը կարող է անցնել հեղուկ վիճակի, բայց հեղուկացումն ընթանում է ոչ բոլոր ջերմաստիճաններում, այլ կրիտիկական ջերմաստիճանից ցածր պայմաններում: Կրիտիկական ջերմաստիճանը գազի բնութագրիչներից է և կախված է գազի մոլեկուլների միջև շփման ուժից: Օրինակ՝ հելիում գազը կարելի է հեղուկացնել 4,2 Կ-ից ցածր ջերմաստիճանում:

Կան գազեր, որոնք սառեցման դեպքում վերածվում են պինդ մարմնի, անցնելով հեղուկի փուլը: Հեղուկի անցումը գազային վիճակի կոչվում է գոլորշացում, իսկ անմիջականորեն պինդ մարմնի անցումը գազային վիճակի՝ սուբլիմացիա:

Միկրոսկոպիկ բնութագրեր[խմբագրել]

Գազը հզոր մանրադիտակով դիտարկելու հնարավորության դեպքում կարելի է տեսնել քաոսային շարժման մեջ գտնվող, առանց որոշակի ձևի և ծավալի մասնիկների (մոլեկուլների, ատոմների և այլն) համախումբ։ Գազի այդ չեզոք մասնիկներն ուղղություն են ձեռք բերում միայն այլ մասնիկների կամ անոթի պատի հետ բախումների ժամանակ։ Եթե ենթադրենք, որ այդ փոխազդեցությունները (բախումները) բացարձակ առաձգական են, դիտարկվող նյութը իրական գազից կվերածվի իդեալական գազի։ Միկրոսկոպական տեսանկյունից այն նկարագրվում է մոլեկուլային-կինետիկ տեսությամբ։ Այդ տեսության բոլոր նախադրյալները կարելի է գտնել կինետիկական տեսության «Հիմնական պոստուլատներ» բաժնում։

Հեղուկի հետ համակեցություն[խմբագրել]

Ջերմաստիճանի և ճնշման որոշ ընդգրկույթում մինևույն նյութի գազային և հեղուկ փուլերը կարող են համագոյակցել։ Գազի մոլեկուլների մի մասն անցնում է հեղուկին, որը ավելի մեծ խտություն ունի, հետևաբար գազի խտությունը հեղուկի մակերևույթից վերև ավելի փոքր է լինում։ Հեղուկի մակերևույթից վեր գազը կոչվում է գոլորշի։