実際の気体は、気体分子間の相互作用により、理想気体のようには動作しません (分子には体積がなく、相互作用しません)。 実在気体 分子が空間を占有し、分子間で相互作用する非理想気体であり、理想気体の法則に従わない。このような気体粒子の分子間相互作用のために、理想気体の法則は実際の気体には適用されません。その結果、実在気体は、一定量の空間を占有し、他の気体と相互作用できる分子を持つ非理想気体として定義される場合があります。
運動分子理論によると:
- ガス分子間には引力は存在しません。
- ガスの全体積と比較すると、ガス粒子の実際の量は重要ではありません。
引力がなければ、ガスを液化することは困難です。しかし、気体は温度を下げて圧力を上げることで液化することができます。通常の圧力の冷たい空気は、温度または圧力を上げると分子間の相互接続が増加し、理想気体の法則では説明できない実際の気体の挙動が生じるため、理想気体のように機能します。
理想気体には粒子間の引力または反発相互作用は含まれませんが、 実在気体
理想気体から実在気体への偏差
理想気体は、すべての圧力および温度環境下ですべての気体法則を維持します。理想気体では凝縮は起こりません。トリプルポイントもありません。理想気体の質量と速度の両方が存在します。
実在気体が広い圧力範囲にわたって理想気体として振る舞う温度は、ボイル温度またはボイル点として知られています。圧縮係数を使用して、実際の気体が理想的な動作からどの程度低下するかを判断できます。
負の偏差には次の効果があります:
1) 理想気体の場合、式は Z =1、PV =nRT
2) 実在気体の場合、 方程式は Z≠ 1、および PV ≠ nRT
Z<1 の場合、ガスは負の方向にずれていると言われます。これは、ガスが完全な動作が示唆するよりも圧縮しやすいことを示しています。 Z は常圧で 1 に非常に近く、理想的な動作からの逸脱が十分に小さいため、理想気体の原理を使用できることを意味します。
実在気体の法則
理想気体の法則は、オランダの科学者 Johannes van der Waals によって修正され、実在気体の挙動を記述しました。 分子サイズと分子間相互作用の影響を明示的に組み込むことによって。以下は、ファン デル ワールスの実在気体方程式です:
実ガス =(P+an2)V2=(V−nb)nRT
どこで、
- a と b は経験定数です。それらは各ガスに固有です
- n2V2 はガス濃度です。
- R は普遍気体定数です
- P は圧力、
- T は温度です
実在ガスを扱う際に考慮される要素
実際のガスがどのように振る舞うかを理解するには、いくつかの要素を調べる必要があります。以下は、実在気体を扱う際に考慮しなければならない多くの要因です。 .
- 圧縮率は、実在気体を扱う際に考慮しなければならない主要な要因の 1 つです。
- 実在気体中の分子間の接触は、ファン デル ワールス力の影響を受けます。
- さまざまな実在気体の比熱容量
- システム内の非平衡熱力学的効果の可能性
- 分子解離によるガスの多様な構成と組成の変化、および発生する可能性のある基本的なプロセス。
すべての理想気体は実在気体ですか?
実質的にすべてのガスは、理想的な状況と現実の状況の両方で動作する可能性があります。ほとんどのガスは、状況が理想に近い場合、ほぼ理想的に振る舞うことが証明されています。ガスの温度が非常に高い値に上昇した場合、ガスの圧力が非常に高い値に上昇した場合、またはガスに関連する温度と圧力が非常に高い値に上昇した場合、ほとんどのガスは理想的な挙動から逸脱し、実際のガスになります。
実在気体とはどのような気体ですか?
高温や高圧にさらされると、事実上すべてのガスが理想的な挙動から逸脱し、それらが実際のガスであることを示します。その結果、以下はガスの 5 つの異なる実例です:
- 二酸化炭素
- 窒素
- 酸素
- 水素
- ヘリウム
すべての理想気体は理想気体方程式を満たす必要がありますが、実在気体 それらに逆らいます。さらに、理想気体はすべての条件ですべての気体法則を満たさなければならないのに対し、実在気体は場合によっては満たすことができませんが、比較的極端です。 実在ガス 沸点以下の温度に下げると液化する傾向があります。
ファンデルワールス方程式による実在気体の挙動
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気圧が低いとき
V は非常に低い圧力で非常に大きくなります。その結果、A/V 補正項は非常に小さいため、無視することができます。 V と比較すると、補正成分 b も無視できます。その結果、ファン デル ワールスの式は PV =RT に縮小されます。
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圧力が中程度の場合
V は適度な圧力で低下します。その結果、a/V が大きくなり、無視できなくなります。 V は b とは対照的にまだ十分に大きいため、b は無視できます。
その結果、ファン デル ワールスの式は (P + a/V) V =RT
PV / RT =1 – (a / RTV).
圧縮係数は 1 未満です。一定温度で圧力を上げると V が低下し、係数 a/RTV が増加します。
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圧力が高いとき
V は高圧で非常に小さいため、V と比較して b を見逃すことはできません。係数 a / V は間違いなく大きいですが、P が非常に高いため、P については無視できます。
その結果、ファン デル ワールスの式は P (V – b) =RT に縮小されます。圧縮係数が 1 を超えています。圧力が上昇すると、係数 Pb/RT が上昇します。圧力が上昇すると、圧縮係数が上昇します。
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気温が高いとき
V は高温で非常に大きくなり、両方の補正係数は重要ではなくなります。その結果、実在ガス 高温で実際の気体のように機能します。
結論
私たちの環境にあるものはすべて物質と呼ばれます。それは、私たちが消費する食品、車、電子機器、毎日使用する製品、吸い込む空気、口にする水などです。実在気体の伝導は、ほとんどの状況で理想気体の伝導と実質的に同じであることに注意してください。ただし、気体が凝縮点に近づいている場合は、実際の気体として扱わなければならないことを覚えておくことが重要です。
