Ideal Gas vs Real Gas
Gas er en af de stater, hvor stof eksisterer. Det har modstridende egenskaber fra faste stoffer og væsker. Gasser har ikke en orden, og de optager enhver given plads. Deres adfærd er stærkt påvirket af variabler såsom temperatur, tryk osv.
Hvad er ideel gas?
Ideelgas er et teoretisk begreb, som vi bruger til vores undersøgelsesformål. For at en gas skal være ideel, skal den have følgende egenskaber. Hvis en af disse mangler, betragtes gassen ikke som en ideel gas.
• Intermolekylære kræfter mellem gasmolekyler er ubetydelige.
• Gasmolekylerne betragtes som punktpartikler. Sammenlignet med det rum, hvor gasmolekylerne optager, er molekylernes volumener derfor ubetydelige.
Norm alt fylder gasformige molekyler ethvert givet rum. Derfor, når et stort rum er optaget af luft, er selve gasmolekylet meget lille i forhold til rummet. Derfor er det til en vis grad korrekt at antage gasmolekyler som punktpartikler. Der er dog nogle gasmolekyler med et betydeligt volumen. Ignorering af volumen giver fejl i disse tilfælde. Ifølge den første antagelse skal vi overveje, at der ikke er nogen intermolekylær interaktion mellem gasformige molekyler. Men i virkeligheden er der i det mindste svage interaktioner mellem disse. Men gasformige molekyler bevæger sig hurtigt og tilfældigt. Derfor har de ikke tid nok til at lave intermolekylære interaktioner med andre molekyler. Derfor, når man ser i denne vinkel, er det noget gyldigt også at acceptere den første antagelse. Selvom vi siger, at ideelle gasser er teoretiske, kan vi ikke sige, at det er 100% sandt. Der er nogle tilfælde, hvor gasser fungerer som ideelle gasser. En ideel gas er karakteriseret ved tre variabler, tryk, volumen og temperatur. Følgende ligning definerer ideelle gasser.
PV=nRT=NkT
P=absolut pres
V=volume
n=antal mol
N=antal molekyler
R=universel gaskonstant
T=absolut temperatur
K=Boltzmann konstant
Selv om der er begrænsninger, bestemmer vi gassens adfærd ved hjælp af ovenstående ligning.
Hvad er rigtig gas?
Når en af de to eller begge antagelser ovenfor er ugyldige, er disse gasser kendt som rigtige gasser. Vi støder faktisk på rigtige gasser i det naturlige miljø. En rigtig gas varierer fra den ideelle tilstand ved meget høje tryk. Dette skyldes, at når der påføres et meget højt tryk, bliver volumenet, hvor gassen fyldes, meget mindre. Så sammenlignet med rummet kan vi ikke ignorere størrelsen af molekylet. Derudover kommer ideelle gasser til den virkelige tilstand ved meget lave temperaturer. Ved lave temperaturer er den kinetiske energi af gasformige molekyler meget lav. Derfor bevæger de sig langsomt. På grund af dette vil der være intermolekylær interaktion mellem gasmolekyler, som vi ikke kan ignorere. For rigtige gasser kan vi ikke bruge ovenstående idealgasligning, fordi de opfører sig forskelligt. Der er mere komplicerede ligninger til beregninger af rigtige gasser.
Hvad er forskellen mellem ideelle og rigtige gasser?
• Idealgasser har ikke intermolekylære kræfter, og gasmolekylerne betragtes som punktpartikler. I modsætning hertil har ægte gasmolekyler en størrelse og et volumen. Yderligere har de intermolekylære kræfter.
• Ideelle gasser kan ikke findes i virkeligheden. Men gasser opfører sig på denne måde ved bestemte temperaturer og tryk.
• Gasser har en tendens til at opføre sig som rigtige gasser ved høje tryk og lave temperaturer. Ægte gasser opfører sig som ideelle gasser ved lave tryk og høje temperaturer.
• Idealgasser kan relateres til PV=nRT=NkT-ligningen, hvorimod reelle gasser ikke kan. Til bestemmelse af virkelige gasser er der meget mere komplicerede ligninger.
