Kluczowa różnica – prawo gazu doskonałego a równanie Van der Waalsa
Prawo gazu doskonałego jest podstawowym prawem, podczas gdy równanie Van der Waalsa jest zmodyfikowaną wersją prawa gazu doskonałego. Kluczową różnicą między prawem gazu doskonałego a równaniem van der Waalsa jest to, że równanie prawa gazu doskonałego jest używane dla gazów doskonałych, podczas gdy równanie Van der Waala może być używane zarówno dla gazów idealnych, jak i rzeczywistych.
Gazy to związki występujące w gazowej fazie materii. Aby zrozumieć zachowanie i właściwości gazu, stosuje się prawa gazu. Te prawa gazowe służą do opisu właściwości gazów doskonałych. Gaz doskonały to hipotetyczny związek gazowy o unikalnych właściwościach, tj. między cząsteczkami gazu doskonałego nie występują siły przyciągania. Jednak gazy rzeczywiste bardzo różnią się od gazów doskonałych. Jednak niektóre gazy rzeczywiste zachowują się jak gazy idealne, gdy zapewnione są odpowiednie warunki (wysokie temperatury i niskie ciśnienia). Dlatego prawa dotyczące gazów są modyfikowane przed użyciem ich z rzeczywistymi gazami.
Co to jest równanie prawa gazu doskonałego?
Równanie prawa gazu idealnego jest podstawowym prawem w chemii. Prawo gazu doskonałego wskazuje, że iloczyn ciśnienia i objętości gazu doskonałego jest wprost proporcjonalny do iloczynu temperatury i liczby cząstek gazu doskonałego. Równanie prawa gazu doskonałego można podać jak poniżej.
PV=NkT
Gdzie P to ciśnienie, V to objętość, N to liczba cząstek gazu, a T to temperatura gazu doskonałego. „k” to stała proporcjonalności znana jako stała Boltzmanna (wartość tej stałej wynosi 1.38 x 10-23 J/K). Jednak najbardziej powszechna forma tego równania jest następująca.
PV=nRT
Gdzie P to ciśnienie, V to objętość, n to liczba moli gazu, a T to temperatura gazu. R jest znane jako uniwersalna stała gazowa (8,314 Jmol-1K-1). To równanie można otrzymać w następujący sposób.
Stała Boltzmanna (k)=R/N
Używając tej zależności do równania podstawowego, PV=N x (R/N) x T
PV=RT
Dla „n” liczby moli, PV=nRT
Co to jest równanie Van der Waalsa?
Równanie Van der Waala jest zmodyfikowaną wersją prawa gazu doskonałego. To równanie może być stosowane zarówno dla gazów doskonałych, jak i dla gazów rzeczywistych. Prawo gazu doskonałego nie może byćstosowane dla gazów rzeczywistych, ponieważ objętość cząsteczek gazu jest znaczna w porównaniu z objętością gazu rzeczywistego, a między cząsteczkami gazu rzeczywistego występują siły przyciągania (cząsteczki gazu idealnego mająniewielką objętość w porównaniu z objętością całkowitą i nie ma sił przyciągania między cząsteczkami gazu). Równanie Van der Waala można podać jak poniżej.
(P + a{n/V}2) ({V/n} – b)=nRT
Tutaj „a” jest stałą zależną od rodzaju gazu, a b jest również stałą, która podaje objętość na mol gazu (zajętą przez cząsteczki gazu). Są one używane jako poprawki idealnego równania prawa.
Rysunek 01: Gazy rzeczywiste zachowują się inaczej niż gazy doskonałe
Korekcja głośności
Objętość rzeczywistej cząsteczki gazu nie jest bez znaczenia (w przeciwieństwie do gazów doskonałych). Dlatego korekta głośności jest wykonywana. (V-b) to korekcja głośności. Daje to rzeczywistą objętość, która jest dostępna do poruszania się cząsteczki gazu (rzeczywista objętość=objętość całkowita – objętość efektywna).
Korekcja ciśnienia
Ciśnienie gazu to ciśnienie wywierane przez cząsteczkę gazu na ściankę pojemnika. Ponieważ między rzeczywistymi cząsteczkami gazu występują siły przyciągania, ciśnienie różni się od idealnego zachowania. Następnie należy dokonać korekty ciśnienia. (P + a{n/V}2) to korekcja ciśnienia. (Idealne ciśnienie=zaobserwowane ciśnienie + korekta ciśnienia).
Jaka jest różnica między prawem gazu doskonałego a równaniem Van der Waalsa?
Prawo gazu idealnego a równanie Van der Waalsa |
|
| Równanie prawa gazu idealnego jest podstawowym prawem w chemii. | Równanie Van der Waala jest zmodyfikowaną wersją prawa gazu doskonałego. |
| Równanie | |
| Równanie prawa gazu idealnego to PV=NkT | Równanie Van der Waala to (P + a{n/V}2) ({V/n} – b)=nRT |
| Natura | |
| Równanie prawa gazu idealnego nie jest zmodyfikowaną wersją. | Równanie Van der Waala jest zmodyfikowaną wersją z pewnymi poprawkami na ciśnienie i objętość gazu rzeczywistego. |
| Komponenty | |
| Równanie prawa gazu idealnego jest podane dla gazów doskonałych. | Równania Van der Waala można stosować zarówno dla gazów idealnych, jak i gazów rzeczywistych. |
Podsumowanie – Prawo gazu doskonałego a równanie Van der Waalsa
Stan gazowy to jedna z trzech głównych faz materii. Zachowanie i właściwości gazu można określić lub przewidzieć za pomocą praw gazu. Prawo gazu doskonałego jest podstawowym prawem, które można zastosować do gazów doskonałych. Ale biorąc pod uwagę gazy rzeczywiste, równanie prawa gazu doskonałego powinno zostać zmodyfikowane. Różnica między prawem gazu doskonałego a równaniem van der Waalsa polega na tym, że równanie prawa gazu doskonałego jest podane dla gazów doskonałych, podczas gdy równanie Van der Waala może być stosowane zarówno dla gazów idealnych, jak i rzeczywistych.
