Tärkein ero - todellinen ja ihanteellinen kaasu

Kaasu on fysikaalinen tila, jossa aine voi esiintyä. Kun yhdisteen hiukkaset tai molekyylit voivat vapaasti liikkua missä tahansa säiliön sisällä, tätä yhdistettä kutsutaan kaasuksi. Kaasumainen tila eroaa muista kahdesta fysikaalisesta tilasta (kiinteä ja nestemäinen) hiukkasten tai molekyylien pakkaustavan mukaan. Todellinen kaasu on kaasumainen yhdiste, joka todella on olemassa. Ihanteellinen kaasu on kaasumainen yhdiste, jota ei todellisuudessa ole, mutta se on hypoteettinen kaasu. Joillakin kaasumaisilla yhdisteillä on kuitenkin suunnilleen samanlainen käyttäytyminen kuin ihanteellisilla kaasuilla tietyissä lämpötila- ja paineolosuhteissa. Siksi voimme soveltaa kaasulakeja tällaisille todellisille kaasuille olettaen, että ne ovat ihanteellisia kaasuja. Vaikka olosuhteet ovat asianmukaiset, todellinen kaasu ei voi tulla 100% lähelle ideaalikaasun käyttäytymistä todellisen ja ihanteellisen kaasun erojen vuoksi. Suurin ero todellisen ja ihanteellisen kaasun välillä on se todellisilla kaasumolekyyleillä on molekyylien välisiä voimia, kun taas ideaalikaasulla ei ole molekyylien välisiä voimia.

Keskeiset alueet

1. Mikä on todellinen kaasu - Määritelmä, erityisominaisuudet 2. Mikä on ihanteellinen kaasu - Määritelmä, erityisominaisuudet 3. Mikä on ero todellisen ja ihanteellisen kaasun välillä? - Keskeisten erojen vertailu

Keskeiset termit: Kaasu, ihanteellinen kaasu, kaasulait, molekyylien väliset voimat, todellinen kaasu

Mikä on todellinen kaasu

Todellinen kaasu on kaasumainen yhdiste, joka todella esiintyy ympäristössä. Nämä todelliset kaasut koostuvat eri atomeista tai molekyyleistä, joita kutsutaan hiukkasiksi. Nämä kaasuhiukkaset ovat jatkuvassa liikkeessä. Kaasuhiukkasella on määrätty tilavuus ja massa. Siksi kaasulla on määrätty tilavuus ja massa. Kaasun tilavuutta pidetään sen säiliön tilavuutena, jossa kaasua pidetään.

Jotkut todelliset kaasut koostuvat atomeista. Esimerkiksi heliumkaasu koostuu heliumatomeista. Mutta muut kaasut koostuvat molekyyleistä. Esimerkiksi typpikaasu koostuu N: stä₂ molekyylejä. Siksi näillä kaasuilla on massa ja tilavuus.

Lisäksi todellisten kaasumolekyylien välillä on molekyylien välisiä vetovoimia. Näitä vetovoimia kutsutaan Van Der Waalin vuorovaikutuksiksi. Nämä vetovoimat ovat heikkoja. Todellisten kaasumolekyylien väliset törmäykset eivät ole joustavia. Tämä tarkoittaa sitä, että kun kaksi todellista kaasupartikkelia kolloidii toistensa kanssa, voidaan havaita muutos hiukkasen energiassa ja muutos sen liikesuunnassa.

Jotkut todelliset kaasut voivat kuitenkin toimia ihanteellisina kaasuina matalassa paineessa ja korkeissa lämpötiloissa. Korkeissa lämpötiloissa kaasumolekyylien liike -energia kasvaa. Siksi kaasumolekyylien liike nopeutuu. Tämä johtaa vähemmän tai ei lainkaan molekyylien väliseen vuorovaikutukseen todellisten kaasumolekyylien välillä.

Siksi alhaisissa paineissa ja korkeissa lämpötiloissa voimme soveltaa kaasulakeja todellisille kaasuille. Esimerkiksi alhaisessa paineessa ja korkeassa lämpötilassa;

PV / nRT ≈ 1

Missä P on kaasun paine,

V on kaasun tilavuus,

n on kaasumoolien määrä,

R on ihanteellinen kaasuvakio ja

T on järjestelmän lämpötila.

Tätä arvoa kutsutaan puristuvuuskerroin. Se on arvo, jota käytetään korjauskertoimena todellisen kaasun ominaisuuden poikkeamiseksi ideaalikaasusta. Mutta todellisille kaasuille PV ≠ nRT.

Kuva 1: Puristuskerroin eri kaasuille suhteessa ihanteelliseen kaasuun

Vaikka PV /nRT -arvo ei ole täsmälleen yhtä kuin 1, se on suunnilleen sama arvo alhaisessa paineessa ja korkeassa lämpötilassa.

Mikä on ihanteellinen kaasu

Ihanteellinen kaasu on hypoteettinen kaasu, jota ei todellisuudessa ole ympäristössä. Ideaalikaasun käsite otettiin käyttöön, koska todellisten kaasujen käyttäytyminen on monimutkaista ja erilaista, ja todellisen kaasun käyttäytymistä voidaan kuvata ideaalikaasun ominaisuuksien suhteen.

Ihanteelliset kaasut ovat kaasumaisia ​​yhdisteitä, jotka koostuvat hyvin pienistä molekyyleistä, joiden tilavuus ja massa ovat vähäiset. Kuten jo tiedämme, kaikki todelliset kaasut koostuvat atomeista tai molekyyleistä, joilla on määrätty tilavuus ja massa. Ideaalikaasumolekyylien väliset törmäykset ovat joustavia. Tämä tarkoittaa, että kineettisessä energiassa tai kaasuhiukkasen liikesuunnassa ei tapahdu muutoksia.

Ihanteellisten kaasupartikkeleiden välillä ei ole vetovoimaa. Siksi hiukkaset liikkuvat siellä täällä vapaasti. Ihannekaasuista voi kuitenkin tulla todellisia kaasuja korkeissa paineissa ja alhaisissa lämpötiloissa, koska kaasuhiukkaset tulevat lähelle toisiaan pienentyneellä liike -energialla, mikä johtaa molekyylienvälisten voimien muodostumiseen.

Kuva 2: Ideaalikaasun käyttäytyminen He- ja CO2 -kaasun suhteen

Ihanteellinen kaasu noudattaa kaikkia kaasulakeja ilman oletuksia. Ideaalikaasun PV /nRT -arvo on 1. Siksi PV: n arvo on yhtä suuri kuin nRT: n arvo. Jos tämä arvo (puristuvuuskerroin) on yhtä tietylle kaasulle, se on ihanteellinen kaasu.

Ero oikean ja ihanteellisen kaasun välillä

Määritelmä

Todellinen kaasu: Todellinen kaasu on kaasumainen yhdiste, joka todella esiintyy ympäristössä.

Ihanteellinen kaasu: Ihanteellinen kaasu on hypoteettinen kaasu, jota ei todellisuudessa ole ympäristössä.

Molekyylien väliset nähtävyydet

Todellinen kaasu: Todellisten kaasupartikkeleiden välillä on molekyylien välisiä vetovoimia.

Ihanteellinen kaasu: Ideaalikaasupartikkeleiden välillä ei ole molekyylien välisiä vetovoimia.

Kaasuhiukkaset

Todellinen kaasu: Todellisen kaasun hiukkasilla on määrätty tilavuus ja massa.

Ihanteellinen kaasu: Ideaalikaasun hiukkasilla ei ole tarkkaa tilavuutta ja massaa.

Törmäykset

Todellinen kaasu: Todellisten kaasumolekyylien väliset törmäykset eivät ole joustavia.

Ihanteellinen kaasu: Ideaalikaasumolekyylien väliset törmäykset ovat joustavia.

Kineettinen energia

Todellinen kaasu: Todellisten kaasupartikkeleiden liike -energia muuttuu törmäysten yhteydessä.

Ihanteellinen kaasu: Ideaalikaasun hiukkasten liike -energia on vakio.

Muutos osavaltiossa

Todellinen kaasu: Todellinen kaasu voi toimia ihanteellisena kaasuna matalassa paineessa ja korkeissa lämpötiloissa.

Ihanteellinen kaasu: Ihanteellinen kaasu voi käyttäytyä kuin todellinen kaasu korkeassa paineessa ja alhaisissa lämpötiloissa.

Johtopäätös

Todelliset kaasut ovat kaasumaisia ​​yhdisteitä, joita todella esiintyy ympäristössä. Mutta ihanteelliset kaasut ovat hypoteettisia kaasuja, joita ei todella ole olemassa. Näitä ihanteellisia kaasuja voidaan käyttää todellisten kaasujen käyttäytymisen ymmärtämiseen. Sovellettaessa kaasulakia oikealle kaasulle voimme olettaa, että todelliset kaasut toimivat ihanteellisina kaasuina matalassa paineessa ja korkeassa lämpötilassa. Mutta tarkka tapa on käyttää korjauskertoimia laskelmiin sen sijaan, että olettaisimme. Korjauskertoimet saadaan määrittämällä todellisen ja ihanteellisen kaasun välinen ero.

Viitteet:

1. "Todelliset kaasut". Kemia LibreTexts, Libretexts, 1. helmikuuta 2016, saatavana täältä. Käytetty 6. syyskuuta 2017. 2. “Compressibility factor.” Wikipedia, Wikimedia Foundation, 11. elokuuta 2017, saatavana täältä. Käytetty 6. syyskuuta 2017. 3. “Ideal gas.” Wikipedia, Wikimedia Foundation, 30. elokuuta 2017, saatavana täältä. Käytetty 6. syyskuuta 2017.

Kuva:

1. “Factor Z vs” Antoni Salvà-Oma työ (CC BY-SA 4.0) Commons Wikimedian kautta