Идеален газ срещу реален газ
Газът е едно от състоянията, в които съществува материята. Има противоречиви свойства от твърди вещества и течности. Газовете нямат ред и заемат произволно пространство. Тяхното поведение е силно повлияно от променливи като температура, налягане и др.
Какво е идеален газ?
Идеалният газ е теоретична концепция, която използваме за нашите учебни цели. За да бъде един газ идеален, те трябва да имат следните характеристики. Ако едно от тях липсва, тогава газът не се счита за идеален газ.
• Междумолекулните сили между газовите молекули са незначителни.
• Газовите молекули се разглеждат като точкови частици. Следователно, в сравнение с пространството, което заемат газовите молекули, обемите на молекулите са незначителни.
Обикновено газообразните молекули запълват всяко дадено пространство. Следователно, когато голямо пространство е заето от въздух, самата газова молекула е много малка в сравнение с пространството. Следователно приемането на газовите молекули като точкови частици е правилно до известна степен. Има обаче някои газови молекули със значителен обем. Игнорирането на силата на звука води до грешки в тези случаи. Според първото предположение трябва да вземем предвид, че няма междумолекулно взаимодействие между газообразните молекули. В действителност обаче между тях има поне слаби взаимодействия. Но газообразните молекули се движат бързо и произволно. Следователно те нямат достатъчно време, за да осъществят междумолекулни взаимодействия с други молекули. Следователно, когато се погледне от този ъгъл, е донякъде валидно да се приеме и първото предположение. Въпреки че казваме, че идеалните газове са теоретични, не можем да кажем, че това е 100% вярно. Има някои случаи, когато газовете действат като идеални газове. Идеалният газ се характеризира с три променливи, налягане, обем и температура. Следното уравнение определя идеалните газове.
PV=nRT=NkT
P=абсолютно налягане
V=обем
n=брой молове
N=брой молекули
R=универсална газова константа
T=абсолютна температура
K=константа на Болцман
Въпреки че има ограничения, ние определяме поведението на газовете, използвайки горното уравнение.
Какво е реален газ?
Когато едно от двете или и двете предположения, дадени по-горе, е невалидно, тези газове са известни като реални газове. Всъщност срещаме реални газове в естествената среда. Истинският газ варира от идеалното състояние при много високо налягане. Това е така, защото когато се приложи много високо налягане, обемът, в който се пълни газът, става много по-малък. Тогава в сравнение с пространството не можем да пренебрегнем размера на молекулата. Освен това идеалните газове достигат реално състояние при много ниски температури. При ниски температури кинетичната енергия на газообразните молекули е много ниска. Следователно те се движат бавно. Поради това ще има междумолекулно взаимодействие между газовите молекули, което не можем да пренебрегнем. За реални газове не можем да използваме горното уравнение на идеалния газ, защото те се държат различно. Има по-сложни уравнения за изчисленията на реални газове.
Каква е разликата между идеалните и реалните газове?
• Идеалните газове нямат междумолекулни сили и газовите молекули се разглеждат като точкови частици. За разлика от тях, молекулите на реалния газ имат размер и обем. Освен това те имат междумолекулни сили.
• Идеалните газове не могат да бъдат намерени в действителност. Но газовете се държат по този начин при определени температури и налягания.
• Газовете са склонни да се държат като истински газове при високи налягания и ниски температури. Реалните газове се държат като идеални газове при ниско налягане и високи температури.
• Идеалните газове могат да бъдат свързани с уравнението PV=nRT=NkT, докато реалните газове не могат. За определяне на реални газове има много по-сложни уравнения.
