Ideaal gas versus echt gas
Gas is een van de staten waarin materie bestaat. Het heeft tegenstrijdige eigenschappen van vaste stoffen en vloeistoffen. Gassen hebben geen volgorde, en ze nemen een bepaalde ruimte in beslag. Hun gedrag wordt sterk beïnvloed door variabelen zoals temperatuur, druk, enz.
Wat is ideaal gas?
Ideaal gas is een theoretisch concept dat we gebruiken voor onze studiedoeleinden. Om een gas ideaal te laten zijn, moeten ze de volgende kenmerken hebben. Als een van deze ontbreekt, wordt het gas niet als een ideaal gas beschouwd.
• Intermoleculaire krachten tussen gasmoleculen zijn verwaarloosbaar.
• De gasmoleculen worden beschouwd als puntdeeltjes. Daarom zijn de volumes van de moleculen onbeduidend in vergelijking met de ruimte waarin de gasmoleculen zich bevinden.
Normaal gesproken vullen gasvormige moleculen elke ruimte. Daarom, wanneer een grote ruimte wordt ingenomen door lucht, is het gasmolecuul zelf erg klein in vergelijking met de ruimte. Daarom is het tot op zekere hoogte correct om gasmoleculen als puntdeeltjes aan te nemen. Er zijn echter enkele gasmoleculen met een aanzienlijk volume. Het negeren van het volume geeft in deze gevallen fouten. Volgens de eerste aanname moeten we bedenken dat er geen intermoleculaire interactie is tussen gasvormige moleculen. In werkelijkheid zijn er echter op zijn minst zwakke interacties tussen deze. Maar gasvormige moleculen bewegen snel en willekeurig. Daarom hebben ze niet genoeg tijd om intermoleculaire interacties met andere moleculen aan te gaan. Daarom is het, wanneer we in deze hoek kijken, enigszins geldig om ook de eerste veronderstelling te accepteren. Hoewel we zeggen dat ideale gassen theoretisch zijn, kunnen we niet zeggen dat het 100% waar is. Er zijn enkele gelegenheden waarbij gassen als ideale gassen fungeren. Een ideaal gas wordt gekenmerkt door drie variabelen, druk, volume en temperatuur. De volgende vergelijking definieert ideale gassen.
PV=nRT=NkT
P=absolute druk
V=volume
n=aantal moedervlekken
N=aantal moleculen
R=universele gasconstante
T=absolute temperatuur
K=Boltzmann-constante
Hoewel er beperkingen zijn, bepalen we het gedrag van gassen met behulp van de bovenstaande vergelijking.
Wat is echt gas?
Als een van de twee of beide hierboven gegeven veronderstellingen ongeldig is, staan die gassen bekend als echte gassen. In de natuurlijke omgeving komen we eigenlijk echte gassen tegen. Een echt gas wijkt af van de ideale toestand bij zeer hoge drukken. Dit komt omdat, wanneer een zeer hoge druk wordt uitgeoefend, het volume waarin het gas wordt gevuld zeer kleiner wordt. In vergelijking met de ruimte kunnen we de grootte van het molecuul niet negeren. Bovendien komen ideale gassen bij zeer lage temperaturen tot hun werkelijke toestand. Bij lage temperaturen is de kinetische energie van gasvormige moleculen erg laag. Daarom bewegen ze langzaam. Hierdoor zal er intermoleculaire interactie zijn tussen gasmoleculen, waar we niet omheen kunnen. Voor echte gassen kunnen we de bovenstaande ideale gasvergelijking niet gebruiken omdat ze zich anders gedragen. Er zijn meer gecompliceerde vergelijkingen voor de berekeningen van echte gassen.
Wat is het verschil tussen ideale en echte gassen?
• Ideale gassen hebben geen intermoleculaire krachten en de gasmoleculen worden beschouwd als puntdeeltjes. Daarentegen hebben echte gasmoleculen een grootte en een volume. Verder hebben ze intermoleculaire krachten.
• Ideale gassen zijn in werkelijkheid niet te vinden. Maar gassen gedragen zich op deze manier bij bepaalde temperaturen en drukken.
• Gassen hebben de neiging zich te gedragen als echte gassen bij hoge drukken en lage temperaturen. Echte gassen gedragen zich als ideale gassen bij lage drukken en hoge temperaturen.
• Ideale gassen kunnen worden gerelateerd aan de PV=nRT=NkT-vergelijking, terwijl echte gassen dat niet kunnen. Voor het bepalen van echte gassen zijn er veel gecompliceerdere vergelijkingen.
