Идеальный газ против реального газа
Газ – одно из состояний, в котором существует материя. Он имеет противоречивые свойства твердых тел и жидкостей. Газы не имеют порядка и занимают любое заданное пространство. На их поведение сильно влияют такие переменные, как температура, давление и т. д.
Что такое идеальный газ?
Идеальный газ – это теоретическое понятие, которое мы используем для целей нашего исследования. Чтобы газ был идеальным, он должен обладать следующими характеристиками. Если один из них отсутствует, то газ не считается идеальным газом.
• Межмолекулярные силы между молекулами газа пренебрежимо малы.
• Молекулы газа рассматриваются как точечные частицы. Поэтому по сравнению с пространством, которое занимают молекулы газа, объемы молекул ничтожны.
Обычно газообразные молекулы заполняют любое заданное пространство. Поэтому, когда большое пространство занято воздухом, сама молекула газа очень мала по сравнению с пространством. Поэтому считать молекулы газа точечными частицами в какой-то степени правильно. Однако существуют некоторые молекулы газа со значительным объемом. Игнорирование тома приводит к ошибкам в этих случаях. Согласно первому предположению, мы должны считать, что между молекулами газа нет межмолекулярного взаимодействия. Однако на самом деле между ними существует как минимум слабое взаимодействие. Но молекулы газа движутся быстро и хаотично. Поэтому им не хватает времени для межмолекулярных взаимодействий с другими молекулами. Следовательно, если посмотреть под этим углом, то можно принять и первое предположение. Хотя мы говорим, что идеальные газы являются теоретическими, мы не можем сказать, что это правда на 100%. В некоторых случаях газы действуют как идеальные газы. Идеальный газ характеризуется тремя переменными: давлением, объемом и температурой. Следующее уравнение определяет идеальные газы.
PV=nRT=NkT
P=абсолютное давление
V=громкость
n=количество молей
N=количество молекул
R=универсальная газовая постоянная
T=абсолютная температура
K=постоянная Больцмана
Несмотря на некоторые ограничения, мы определяем поведение газов с помощью приведенного выше уравнения.
Что такое настоящий газ?
Когда одно из двух или обоих приведенных выше предположений неверно, эти газы называются реальными газами. На самом деле мы сталкиваемся с настоящими газами в естественной среде. Реальный газ отличается от идеального состояния при очень высоких давлениях. Это связано с тем, что при приложении очень высокого давления объем, заполненный газом, становится очень маленьким. Тогда по сравнению с пространством мы не можем игнорировать размер молекулы. Кроме того, идеальные газы приходят в реальное состояние при очень низких температурах. При низких температурах кинетическая энергия молекул газа очень мала. Поэтому они двигаются медленно. Из-за этого между молекулами газа будет происходить межмолекулярное взаимодействие, которое мы не можем игнорировать. Для реальных газов мы не можем использовать приведенное выше уравнение идеального газа, потому что они ведут себя иначе. Существуют более сложные уравнения для расчетов реальных газов.
В чем разница между идеальными и реальными газами?
• Идеальные газы не имеют межмолекулярных сил и молекулы газа рассматриваются как точечные частицы. Напротив, молекулы реального газа имеют размер и объем. Кроме того, у них есть межмолекулярные силы.
• Идеальных газов в действительности не существует. Но так ведут себя газы при определенных температурах и давлениях.
• Газы имеют тенденцию вести себя как настоящие газы при высоких давлениях и низких температурах. Реальные газы ведут себя как идеальные газы при низких давлениях и высоких температурах.
• Идеальные газы могут быть связаны с уравнением PV=nRT=NkT, тогда как реальные газы не могут. Для определения реальных газов существуют гораздо более сложные уравнения.
