Gaz idealny kontra gaz rzeczywisty
Gaz to jeden ze stanów, w których istnieje materia. Ma przeciwstawne właściwości od ciał stałych i cieczy. Gazy nie mają kolejności i zajmują dowolne miejsce. Na ich zachowanie duży wpływ mają zmienne, takie jak temperatura, ciśnienie itp.
Co to jest gaz doskonały?
Gaz idealny to koncepcja teoretyczna, którą wykorzystujemy w naszych badaniach. Aby gaz był idealny, powinien mieć następujące cechy. Jeśli brakuje jednego z nich, gaz nie jest uważany za gaz doskonały.
• Siły międzycząsteczkowe między cząsteczkami gazu są pomijalne.
• Cząsteczki gazu są uważane za cząstki punktowe. Dlatego w porównaniu z przestrzenią, w której zajmują cząsteczki gazu, objętości cząsteczek są nieznaczne.
Normalnie cząsteczki gazowe wypełniają dowolną przestrzeń. Dlatego też, gdy dużą przestrzeń zajmuje powietrze, sama cząsteczka gazu jest bardzo mała w porównaniu z przestrzenią. Dlatego przyjmowanie cząsteczek gazu jako cząstek punktowych jest do pewnego stopnia poprawne. Istnieją jednak cząsteczki gazu o znacznej objętości. Ignorowanie woluminu powoduje w takich przypadkach błędy. Zgodnie z pierwszym założeniem musimy wziąć pod uwagę, że nie ma międzycząsteczkowych interakcji między cząsteczkami gazowymi. Jednak w rzeczywistości istnieją między nimi przynajmniej słabe interakcje. Ale cząsteczki gazowe poruszają się szybko i losowo. Dlatego nie mają wystarczająco dużo czasu na interakcję międzycząsteczkową z innymi cząsteczkami. Dlatego też, patrząc pod tym kątem, warto przyjąć również pierwsze założenie. Chociaż mówimy, że gazy idealne są teoretyczne, nie możemy powiedzieć, że jest to w 100% prawdziwe. W niektórych przypadkach gazy działają jak gazy idealne. Gaz doskonały charakteryzuje się trzema zmiennymi: ciśnieniem, objętością i temperaturą. Poniższe równanie definiuje gazy doskonałe.
PV=nRT=NkT
P=ciśnienie bezwzględne
V=głośność
n=liczba moli
N=liczba cząsteczek
R=uniwersalna stała gazowa
T=temperatura bezwzględna
K=Stała Boltzmanna
Chociaż istnieją ograniczenia, zachowanie gazów określamy za pomocą powyższego równania.
Co to jest prawdziwy gaz?
Gdy jedno z dwóch lub obu podanych powyżej założeń jest nieważne, gazy te są znane jako gazy rzeczywiste. W środowisku naturalnym mamy do czynienia z prawdziwymi gazami. Rzeczywisty gaz różni się od stanu idealnego pod bardzo wysokim ciśnieniem. Dzieje się tak dlatego, że gdy przykładane jest bardzo wysokie ciśnienie, objętość, w której wypełniony jest gaz, staje się bardzo mniejsza. Wtedy w porównaniu z przestrzenią nie możemy zignorować wielkości cząsteczki. Ponadto idealne gazy osiągają stan rzeczywisty w bardzo niskich temperaturach. W niskich temperaturach energia kinetyczna cząsteczek gazowych jest bardzo niska. Dlatego poruszają się powoli. Z tego powodu między cząsteczkami gazu wystąpią interakcje międzycząsteczkowe, których nie możemy zignorować. W przypadku gazów rzeczywistych nie możemy użyć powyższego równania gazu doskonałego, ponieważ zachowują się one inaczej. Istnieją bardziej skomplikowane równania do obliczeń gazów rzeczywistych.
Jaka jest różnica między gazem idealnym a rzeczywistym?
• Gazy doskonałe nie mają oddziaływań międzycząsteczkowych, a cząsteczki gazu są uważane za cząstki punktowe. W przeciwieństwie do tego cząsteczki gazu rzeczywistego mają rozmiar i objętość. Ponadto mają siły międzycząsteczkowe.
• W rzeczywistości nie można znaleźć gazów doskonałych. Ale gazy zachowują się w ten sposób w określonych temperaturach i ciśnieniach.
• Gazy mają tendencję do zachowywania się jak gazy rzeczywiste w wysokich ciśnieniach i niskich temperaturach. Gazy rzeczywiste zachowują się jak gazy idealne przy niskich ciśnieniach i wysokich temperaturach.
• Gazy doskonałe można powiązać z równaniem PV=nRT=NkT, podczas gdy gazy rzeczywiste nie mogą. Dla określenia gazów rzeczywistych istnieją znacznie bardziej skomplikowane równania.
