1. Фізика гіперчастотних осциляторів. Історія термодинаміки газа

 

Цитуємо Базієва про древній стан вчення про гази:

Переважаюче положення полягає в тому, що газ - це речовина, в якій відбувається хаотичний рух молекул без їх взаємодії один з одним. А всі відомі гази розглядаються у фізиці за допомогою моделі «ідеальний газ». Поведінка реальних газів не описується жодним з відомих рівнянь.

У 1834 році французький дослідник Клапейрон запропонував рівняння стану "ідеального газу", яке в 1874 році Д.І. Менделєєв звів до наступного загального вигляду:

PV=nRT

де:

P - тиск газу, Па;

V - обсяг газу, м3;

n - кількість молей в даному обсязі;

R - газова постійна;

T – термодинамічна температура газу.

Однак стан реальних газів задовільно узгоджується з рівнянням (1) лише поблизу нормальних умов, тобто в околицях:

P = 101,325 Pa і T = 273.15 K. Відомий голландський вчений Ван дер Ваальс був єдиним, хто допустив складну взаємодію між молекулами всередині газового середовища. У 1873 році він запропонував своє рівняння газового стану, засноване на системі емпірично отриманих коефіцієнтів, яке стало подальшим розвитком рівняння Клапейрона-Менделєєва, але також не здатне описати фізичну сутність явищ, що відбуваються.

Якщо звернутися до історії, то вивчення газів почалося з робіт англійського вченого Роберта Бойля, який в 1660 році встановив зв"язок між зміною об"єму газу і зміною тиску. Однак природа газів залишалася загадковим мікрокосмом, оскільки не існувало рівняння, що описує стан реальних газів як функцію змінних P, V, T. Чому це сталося в цій галузі науки?

На нашу думку, причина цього полягала в тому, що роботи Дж. Уотерстон, який в 1844 р запропонував пояснення природи тиску в газах впливом молекул на стінки посудини, був підтриманий Дж. Максвелла і взявся за А. Крьоніг, Р. Клаузіус і Л. Больцман.

Ця група вчених з незаперечним авторитетом, розвиваючи ідею Уотерстона, прийшла до висновку, що суть взаємодії молекул в газі зводиться до прояву абсолютно випадкових зіткнень між ними, які можна охарактеризувати як імовірнісні події. Таким чином, їх наукові висновки на довгий час стали постулатами теорії газів і замінили розгляд реальної фізичної сутності взаємодій між молекулами математичною грою з описом імовірнісних подій. Саме тому ми вважаємо, що теорія реальних газів була відсутня аж до публікації нашої статті в 1994 році.

Нас не влаштовує той факт, що на початку 21 століття фізики і хіміки все ще продовжують використовувати ненадійне рівняння Клапейрона-Менделєєва (створене в середині 19 століття) для опису деякого ідеального газу, якого не існує в природі. Це стало серйозним мотивом для проведення описаних досліджень і спроб створити теорію реальних газів.