¿Cuándo es una buena aproximación considerar que una estrella es un gas ideal?

Actualmente estoy tomando un primer curso sobre astrofísica estelar, y noté que en algunos casos usamos la ecuación de estado de los gases ideales para las estrellas, por lo que también usamos γ = 5 / 3 . Por supuesto, solo se puede aplicar donde no hay una reacción nuclear, por lo que hay un límite en la temperatura.

Además, si la presión de radiación es relevante, debe considerar el parámetro β para calcular la presión total y el coeficiente adiabático γ . También es incorrecto (creo) si hay degeneración o consideraciones relativistas.

No sé si tengo que considerar otros factores antes de poder usar esta ecuación de estado y valor para γ , tal vez sea importante si es un área convectiva o radiativa, u otros factores que no consideré.

Mi pregunta es: ¿alguien puede decirme los límites de la aproximación de gas ideal? (cuantitativo mejor que cualitativo pero cualquier ayuda será bien recibida)

Respuestas (1)

No hay una respuesta dura y rápida. Para ser tratado como un gas idea (su pregunta de título), las partículas en su gas deben ser puntuales y no deben interactuar si va a utilizar la aproximación de gas ideal.

Esto significa que puede tomar la separación media ( ∼ norte − 1 / 3 ) y compare eso con el tamaño de las partículas: debería ser mucho más grande. También puede comparar las energías cinéticas de las partículas con la energía potencial de sus interacciones en separaciones típicas. por ejemplo, la proporción de k T a la energía potencial de Coulomb debe ser grande.

El resto de tu pregunta es confusa. Está preguntando sobre un índice adiabático, pero esa es una pregunta completamente diferente de si el gas es ideal. Depende de la ecuación de estado, de las interacciones, de los grados de libertad internos, de la forma en que se transporta la energía.

Los gases relativistamente degenerados pueden ser gases ideales y, a menudo, se supone que lo son. No confundas un gas ideal con un gas perfecto (aunque muchos lo hacen).

Hola, ¿podrías tal vez elaborar un poco sobre la última parte? De hecho, soy una de esas personas que lo confunden. En mi mente, solo hay una relación para la presión hacia las otras variables de fluido necesarias (¿relación de cierre de fluido = ecuación de estado?), Así que estoy luchando un poco para entender cómo PAG = norte k B T y PAG = ρ γ puede ser verdad al mismo tiempo.
Gracias por su respuesta. Supongo que mi pregunta ahora se puede reformular como "¿Cómo se relacionan las hipótesis del gas ideal con los procesos y parámetros típicos de las estrellas?" Usted menciona la temperatura, por supuesto, pero ¿hay otros factores importantes? (Tal vez metalicidad o radiación).
@AtmosphericPrisonEscape La ecuación de estado para un gas perfecto es PAG = norte k T . Sin embargo, un cambio adiabático en un gas seguirá un "adiabático" definido por PAG V γ = C o norte s t (la temperatura, por supuesto, cambiará). Conceptualmente no es diferente a decir que un cambio isotérmico implica PAG V = C o norte s t a norte t (Ley de Boyle). En cada caso PAG = norte k T sigue siendo cierto.
@Javier Si desea reformular su pregunta, edítela. Un gas fotónico casi siempre se considera un gas ideal. La metalicidad afecta muy poco a las interacciones de culombio, incluso en las enanas blancas. Sin embargo, puede afectar el índice adiabático al determinar si la convección o la radiación es el proceso de transporte de energía dominante.
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