1954687394

Tabela 1. Temperatury charakterystyczne dla wybranych zjawisk i obiektów fizycznych we Wszech-świecie

1(FK	temperatura Wszechświata po czasie At = 10^-4 s od Wielkiego Wybuchu temperatura wnętrza czarnych dziur (patrz rozdział 6.11)
10^1 K	temperatura Wszechświata po czasie At = 10^_J s od Wielkiego Wybuchu
10^IU K	temperatura Wszechświata po czasie At = 1 s od Wielkiego Wybuchu
10” K	temperatura Wszechświata po czasie At = 3 min od Wielkiego Wybuchu
10^8 K	temperatura fuzji lekkich jąder (zachodzi we wnętrzu młodych gwiazd, np. we wnętrzu Słońca lub podczas wybuchu bomby termojądrowej; tego rzędu temperaturę miał Wszechświat 4 minuty po Wielkim Wybuchu)
10' K	temperatura wnętrza Słońca
10“ K	temperatura korony Słońca
10^4 K	temperatura powierzchni Słońca
10^3K	temperatura topnienia miedzi
77 K	temperatura wrzenia azotu (odpowiada to -196°C)
4 K	temperatura skraplania helu
10-“ K	najniższa temperatura osiągalna w warunkach laboratoryjnych

Wszystkie cząstki „materialne”, do których jesteśmy przyzwyczajeni — elektrony, protony, neutrony — są fermionami i bez zasady Pauliego nie byłoby bogactwa i różnorodności pierwiastków chemicznych i wszystkich własności otaczającego nas świata.

John Gribbin [23]

2.2. Gaz doskonały

W bardzo niskich temperaturach obserwowane zachowanie gazów rzeczywistych odbiega od zachowania gazów idealnych (doskonałych), ponieważ istotną rolę zaczynają odgrywać efekty kwantowe (patrz np. artykuły [24] i [25]).

W tym opracowaniu skupimy swoją uwagę na gazie idealnym złożonym z klasycznych, tj. rozróżnialnych¹ cząstek.

Jeśli założymy, że cząsteczki gazu

■    nie oddziałują ze sobą poza krótkimi aktami zderzeń sprężystych,

■    są punktami materialnymi, tzn. mają zerową objętość,

to gaz taki będziemy nazywali gazem doskonałym (patrz także rozdział 7.4, gdzie przedstawiamy podstawy molekularno-kinetycznej teorii gazów).

Gazy rzeczywiste spełniają te założenia przy niskich ciśnieniach (tj. małych gęstościach), kiedy to odległości między ich molekułami są dostatecznie duże. Większość gazów w warunkach normalnych może być traktowana jak gaz idealny.

Gaz idealny spełnia równanie Clapeyrona (1799-1864) (sformułowane w 1834 r.):

pV = nRT,    (3)

gdzie p — ciśnienie gazu, V — objętość naczynia, które wypełnia gaz, T — temperatura bezwzględna gazu, n — m/p — liczba moli gazu o masie m i masie molowej p, natomiast R = 8,31 J/(mol • K) — uniwersalna stała gazowa.

Równanie (3) wiąże ze sobą parametry stanu gazu p, V, T, z których tylko dwa są niezależne.

9

1

W fizyce kwantowej układów makroskopowych obowiązuje zasada nierozróżnialności cząstek, która prowadzi do daleko idących konsekwencji fizycznych.