Ideal Gas vs Real Gas
A gáz az egyik olyan állapot, amelyben az anyag létezik. Ellentmondásos tulajdonságokkal rendelkezik a szilárd és folyékony anyagoktól. A gázoknak nincs rendje, és tetszőleges helyet foglalnak el. Viselkedésüket nagymértékben befolyásolják olyan változók, mint a hőmérséklet, nyomás stb.
Mi az ideális gáz?
Az ideális gáz egy elméleti fogalom, amelyet tanulmányi célokra használunk. Ahhoz, hogy egy gáz ideális legyen, a következő jellemzőkkel kell rendelkeznie. Ha ezek közül valamelyik hiányzik, akkor a gáz nem tekinthető ideális gáznak.
• A gázmolekulák közötti intermolekuláris erők elhanyagolhatóak.
• A gázmolekulákat pontrészecskéknek tekintjük. Ezért ahhoz a térhez képest, ahol a gázmolekulák elfoglalnak, a molekulák térfogata jelentéktelen.
Általában gáznemű molekulák kitöltenek egy adott teret. Ezért, amikor nagy helyet foglal el a levegő, maga a gázmolekula nagyon kicsi a térhez képest. Ezért bizonyos mértékig helyes a gázmolekulákat pontrészecskéknek feltételezni. Vannak azonban jelentős térfogatú gázmolekulák. A hangerő figyelmen kívül hagyása ezekben az esetekben hibákat okoz. Az első feltevés szerint figyelembe kell venni, hogy a gázmolekulák között nincs intermolekuláris kölcsönhatás. A valóságban azonban ezek között legalábbis gyenge kölcsönhatások vannak. De a gáznemű molekulák gyorsan és véletlenszerűen mozognak. Ezért nincs elég idejük molekulák közötti kölcsönhatások létrehozására más molekulákkal. Ezért, ha ebből a szögből nézzük, valamennyire helyénvaló az első feltevést is elfogadni. Bár azt mondjuk, hogy az ideális gázok elméletiek, nem mondhatjuk, hogy ez 100%-ig igaz. Vannak olyan esetek, amikor a gázok ideális gázként működnek. Az ideális gázt három változó jellemzi: nyomás, térfogat és hőmérséklet. A következő egyenlet határozza meg az ideális gázokat.
PV=nRT=NkT
P=abszolút nyomás
V=kötet
n=anyajegyek száma
N=molekulák száma
R=univerzális gázállandó
T=abszolút hőmérséklet
K=Boltzmann-állandó
Bár vannak korlátozások, a gázok viselkedését a fenti egyenlet segítségével határozzuk meg.
Mi az a valódi gáz?
Ha a fent megadott két vagy mindkét feltételezés egyike érvénytelen, akkor a gázokat valódi gázoknak nevezzük. Valójában valódi gázokkal találkozunk a természetes környezetben. A valódi gáz nagyon magas nyomáson eltér az ideális állapottól. Ennek az az oka, hogy nagyon nagy nyomás alkalmazásakor a gáz feltöltésének térfogata nagyon lecsökken. Ekkor a térhez képest nem hagyhatjuk figyelmen kívül a molekula méretét. Ezenkívül az ideális gázok nagyon alacsony hőmérsékleten válnak valós állapotba. Alacsony hőmérsékleten a gázmolekulák kinetikus energiája nagyon alacsony. Ezért lassan mozognak. Emiatt a gázmolekulák között intermolekuláris kölcsönhatás lép fel, amit nem hagyhatunk figyelmen kívül. Valódi gázokra nem használhatjuk a fenti ideális gázegyenletet, mert eltérően viselkednek. Vannak bonyolultabb egyenletek a valós gázok kiszámításához.
Mi a különbség az ideális és a valódi gázok között?
• Az ideális gázok nem rendelkeznek intermolekuláris erőkkel, és a gázmolekulákat pontrészecskéknek tekintjük. Ezzel szemben a valódi gázmolekulák mérete és térfogata van. Ezenkívül intermolekuláris erőkkel rendelkeznek.
• Ideális gázok nem találhatók a valóságban. De a gázok bizonyos hőmérsékleteken és nyomásokon így viselkednek.
• A gázok hajlamosak valódi gázként viselkedni magas nyomáson és alacsony hőmérsékleten. A valódi gázok alacsony nyomáson és magas hőmérsékleten ideális gázként viselkednek.
• Az ideális gázok a PV=nRT=NkT egyenlethez köthetők, míg a valódi gázok nem. A valódi gázok meghatározásához sokkal bonyolultabb egyenletek léteznek.
