Fő különbség – Ideális gáztörvény vs Van der Waals egyenlet
Az ideális gáz törvénye alapvető törvény, míg a Van der Waals-egyenlet az ideális gáz törvényének módosított változata. A legfontosabb különbség az ideális gáztörvény és a van der Waals-egyenlet között az, hogy az ideális gáztörvény egyenlet ideális gázokra, míg a Van der Waal egyenlet ideális gázokra és valódi gázokra egyaránt használható.
A gázok olyan vegyületek, amelyek az anyag gázfázisában léteznek. A gáz viselkedésének és tulajdonságainak megértéséhez gáztörvényeket használunk. Ezeket a gáztörvényeket az ideális gázok tulajdonságainak leírására használják. Az ideális gáz egy hipotetikus gáznemű vegyület, amelynek egyedi jellemzői vannak, vagyis az ideális gázmolekulák között nincsenek vonzási erők. A valódi gázok azonban nagyon különböznek az ideális gázoktól. Néhány valódi gáz azonban ideális gázként viselkedik, ha megfelelő körülmények (magas hőmérséklet és alacsony nyomás) biztosítottak. Ezért a gáztörvényeket módosítják, mielőtt valódi gázokkal használnák őket.
Mi az ideális gáztörvény egyenlete?
Az ideális gáztörvény egyenlete a kémia alaptörvénye. Az ideális gáz törvénye azt jelzi, hogy az ideális gáz nyomásának és térfogatának szorzata egyenesen arányos a hőmérséklet és az ideális gáz gázrészecskék számának szorzatával. Az ideális gáztörvény egyenlete az alábbiak szerint adható meg.
PV=NkT
Ahol P a nyomás, V a térfogat, N a gázrészecskék száma, és T az ideális gáz hőmérséklete. A „k” egy Boltzmann-állandóként ismert arányossági állandó (ennek az állandónak az értéke 1.38 x 10-23 J/K). Ennek az egyenletnek a leggyakoribb formája azonban a következő.
PV=nRT
Ahol P a nyomás, V a térfogat, n a gáz móljainak száma és T a gáz hőmérséklete. R univerzális gázállandóként ismert (8,314 Jmol-1K-1). Ezt az egyenletet a következőképpen kaphatjuk meg.
Boltzmann-állandó (k)=R/N
Ha ezt a kapcsolatot az alapegyenletre alkalmazzuk, PV=N x (R/N) x T
PV=RT
„n” számú anyajegy esetén
PV=nRT
Mi az a Van der Waals-egyenlet?
A Van der Waal egyenlet az ideális gáz törvényének módosított változata. Ez az egyenlet használható ideális gázokra és valódi gázokra is. Az ideális gáztörvény nem használható valós gázokra, mert a gázmolekulák térfogata jelentős a valódi gáz térfogatához képest, és a valódi gázmolekulák között vonzási erők lépnek fel (az ideális gázmolekulák térfogata elhanyagolható a teljes térfogathoz képest és a gázmolekulák között nincsenek vonzási erők). A Van der Waal egyenlet az alábbiak szerint adható meg.
(P + a{n/V}2) ({V/n} – b)=nRT
Itt az „a” egy olyan állandó, amely a gáz típusától függ, és b is egy olyan állandó, amely megadja a gáz egy móljára eső térfogatot (amelyet a gázmolekulák foglalnak el). Ezeket az ideális törvényegyenlet korrekcióiként használják.
01. ábra: A valódi gázok másképpen viselkednek, mint az ideális gázoké
Hangerő-javítás
Egy valódi gázmolekula térfogata nem elhanyagolható (ellentétben az ideális gázokkal). Ezért a hangerő-korrekció megtörténik. (V-b) a hangerő-korrekció. Ez megadja azt a tényleges térfogatot, amely a gázmolekula mozgásához rendelkezésre áll (tényleges térfogat=teljes térfogat – effektív térfogat).
Nyomáskorrekció
A gáz nyomása az a nyomás, amelyet a gázmolekula a tartály falára gyakorol. Mivel a valódi gázmolekulák között vonzási erők vannak, a nyomás eltér az ideális viselkedés nyomásától. Ezután nyomáskorrekciót kell végezni. (P + a{n/V}2) a nyomáskorrekció. (Ideális nyomás=megfigyelt nyomás + nyomáskorrekció).
Mi a különbség az ideális gáz törvénye és a Van der Waals-egyenlet között?
Ideális gáztörvény vs Van der Waals egyenlet |
|
| Az ideális gáztörvény egyenlete a kémia alaptörvénye. | A Van der Waal egyenlet az ideális gáz törvényének módosított változata. |
| Egyenlet | |
| Az ideális gáztörvény egyenlet: PV=NkT | Van der Waal egyenlet: (P + a{n/V}2) ({V/n} – b)=nRT |
| Természet | |
| Az ideális gáztörvény egyenlet nem módosított változata. | A Van der Waal egyenlet egy módosított változata, néhány korrekcióval a valódi gáz nyomására és térfogatára vonatkozóan. |
| Összetevők | |
| Az ideális gázok törvényének egyenlete ideális gázokra van megadva. | A Van der Waal egyenlet ideális gázokra és valódi gázokra is használható. |
Összefoglaló – Ideális gáztörvény vs Van der Waals egyenlet
A gáz halmazállapot az anyag három fő fázisának egyike. A gáz viselkedését és tulajdonságait gáztörvények segítségével lehet meghatározni vagy előre jelezni. Az ideális gáz törvénye az ideális gázokra használható alaptörvény. De ha valódi gázokat veszünk figyelembe, az ideális gáztörvény egyenletét módosítani kell. Az ideális gáztörvény és a van der Waals-egyenlet közötti különbség az, hogy az ideális gáztörvény egyenlete ideális gázokra van megadva, míg a Van der Waal egyenlet ideális gázokra és valódi gázokra is használható.
