Prawdziwy gaz

Co to jest prawdziwy gaz?

A prawdziwy gaz Jest to taki, który istnieje w naturze z różnymi strukturami chemicznymi i który nie wykazuje wyidealizowanego zachowania. Mogą to być cząsteczki dwuatomiczne, takie jak tlen, azot itp., a także cząsteczki monoatomowe, w tym hel, neon i inne. Mogą być nawet cięższe gazy, na przykład dwutlenek węgla, metan i amoniak.

Gazy idealne to stworzony model, który kieruje zrozumieniem zachowania gazów przed różnymi warunkami środowiskowymi. SAM -SO -CALLED IDEDLAT GASES został ustanowiony przez Benoit Paul émile Clapeyron w 1834 r., Ukazany w następującym wzorze: PV = NRT.

Jeśli azot wykazuje idealne, a nie prawdziwe zachowanie, nigdy nie może być upłynnienie i istnieć jako kriogeniczna ciecz. Źródło: Stryn przez Wikipedia.

Prawo opiera się na zbiorze założeń, w tym: zakładając, że cząsteczki gazu nie mają wymiarów, to znaczy, że są one punktualne i że nie ma sił przyciągania między tymi cząsteczkami.

Gazy królewskie nie spełniają tych założeń. W pewnych warunkach, takich jak wysokie ciśnienie i niskie temperatury, uciekają z przedziału gazów idealnych, zwiększając siły międzycząsteczkowe. Zwiększa również odsetek objętości cząsteczek w stosunku do całkowitej przestrzeni zajmowanej przez gaz.

Charakterystyka prawdziwych gazów

Istnienie sił międzycząsteczkowych

Wśród cząsteczek gazu istnieje siła przyciągania, która ma tendencję do zbierania ich ograniczającą ich mobilność. Te siły międzycząsteczkowe są znane jako siły van der Waals, na cześć holenderskiego naukowca Johannesa van der Waalsa (1837–1923).

Te siły międzycząsteczkowe to interakcja Dipolo-Dipolo i siły dyspersyjne w Londynie. Podobnie, van der Waals w 1873 r. Wprowadził wpływ sił międzycząsteczkowych na równania stanu gazu.

Rozważając takie interakcje, istnieje ważne odchylenie zachowania prawdziwych gazów w odniesieniu do gazów idealnych; zwłaszcza na wysokie ciśnienia i zmniejszenie objętości gazu, co powoduje większą interakcję między cząsteczkami gazowymi.

Może ci służyć: 7 praktyk laboratoryjnych chemii (proste)

Objętość cząsteczek

Wśród cech przypisanych gazom idealnym należy uważać ich cząsteczki za punktualne; I dlatego objętość, którą zajmują w odniesieniu do całkowitej przestrzeni gazowej, jest nieistotna.

Jednak objętość zajmowana przez cząsteczki rzeczywistego gazu może być ważna, gdy gaz poddany ciśnieniu, które powoduje zmniejszenie jego objętości, zwiększając odsetek objętości cząsteczek gazu w odniesieniu do całkowitej okupowanej przestrzeni gazu dla gazu.

Ta sytuacja zwiększa wielkość sił międzycząsteczkowych w gazie, gdy zbliżają się ich cząsteczki, co powoduje pewne zmiany właściwości gazu. Na przykład następuje spadek ciśnienia teoretycznego gazu wywieranego na ściany zawierającego go pojemnika.

Wynika to z faktu, że częstotliwość zderzeń cząsteczek gazu na ścianach pojemnika maleje. Tymczasem wzrastają zderzenia między tymi samymi cząsteczkami, więc ich mobilność jest zmniejszona.

Równanie van der waals

Realne gazy mogą podchodzić do zgodności z prawem gazów idealnych (PV = NRT) w określonych warunkach. Ale nie pod każdym względem, powodując potrzebę modyfikacji ustalonego prawa.

Kilku autorów włożyło wkład w modyfikację, która może dostosować się do prawdziwych gazów. Wśród tych wkładów jest równanie Van der Waalsa:

(P +²/V²) (V-NB) = nrt

Wyrażenie (²/V²) Jest to korekta ze względu na zmniejszenie ciśnienia wywieranego przez produkt gazowy interakcji między cząsteczkami gazu. Termin „a” jest stałą empiryczną typową dla każdego gazu i ma jako jednostkę l²· Atm · mol^-2.

Może ci służyć: jodek potasu (KI): struktura, właściwości, uzyskiwanie, użycia, ryzyko

Wyrażenie (V-NB) koryguje efekt ignorowania objętości zajmowanej przez cząsteczki gazu na właściwości prawdziwego gazu. Termin „b” jest uzyskiwany empirycznie i ma jako jednostkę: l · mol^-1, którego wartość zmienia się dla każdego gazu. B. reprezentuje również objętość zajmowaną przez cząsteczki gazowe.

Efekt Joule-Thompson

Gdy prawdziwy gaz jest zmuszony przekroczyć zawór, następuje zmniejszenie jego objętości; Ale po jego opuszczeniu rozszerza się, co powoduje spadek temperatury gazu. Ta funkcja znalazła zastosowanie w chłodnictwie.

Współczynnik kompresji (z) lub ściśliwości gazu

Współczynnik kompresji (PV/NRT) to związek, który w gazach idealnych ma stałą wartość 1, niezależnie od ciśnienia lub temperatury, na którą są poddane.

Przeciwnie, prawdziwe gazy, takie jak: wodór (h₂), azot (n₂), tlen (lub₂) i dwutlenek węgla (CO₂), mają wartość dla współczynnika kompresji większej niż 1, gdy wywierane na nich ciśnienie jest większe niż 400 atm.

Jednak dwutlenek węgla i tlen mogą mieć wartość współczynnika kompresji mniejszej niż 1 dla niższego ciśnienia niższego niż 400 atmosfery. Podsumowując: współczynnik kompresji nie jest stały w prawdziwych gazach.

Kaczek

Gazy idealne, gdy podlegają kompresji i procesie ekspansji adiabatycznej, zmniejszają ich temperaturę i zwiększają gęstość. Ale bez zmiany fazy. Natomiast prawdziwe gazy doświadczają zmiany fazy: są upłynni, przechodzą do fazy ciekłej.

Zastosowanie równań van der waals

Oblicz ciśnienie wywierane przez gaz metanowy (gaz) w pojemniku 0.5 L A 25 ºC.

Może ci służyć: węglika wapnia (CAC2): struktura, właściwości, uzyskiwanie, zastosowania

a) Podczas stosowania idealnego równania Gase.

b) Przy stosowaniu równania van der waal o wartości stałej „a” 2.25 l²· Atm · mol^-2 i 0.0428 dla ciągłego „B”.

W podsekcji A)

PV = NRT

P = nrt/v

= (1 mol) (0.082 L · atm · mol^-1· K^-1) (298 K) / (0.50 l)

= 48.87 atm

Oraz w podsekcji B)

(P +²/V²) (V-NB) = nrt

A = 225 l²· Atm · mol^-2

B = 0.0428 L · mol^-1

[P + (1 mol)²(2.25 l²· Atm · mol^-2/(0.5 L)²)] [(0.500 l - 0.0428 L)] = (1 mol) (0.082 L · atm · mol^-1) (298 K)

(P + 9 atm) (0.4572 L) = 24.36 atm

P = 44.28 atm

Zamiast równania Gase zamiast idealnego równania gazowego obserwuje się zmniejszenie ciśnienia wywieranego przez rzeczywistą gaz. Jest to konsekwencja istnienia sił międzycząsteczkowych i objętości cząsteczek Gazy.

Prawdziwe przykłady gazu

Wszystkie gazy, które istnieją w przyrodzie, są prawdziwe, w tym gazy z cząsteczkami dwuatomowymi, takimi jak tlen, azot, wodór, chlor, fluor, brom i jod; i gazy monoatomowe, takie jak hel, argon, krypton, neon i radon.

Oprócz związków chemicznych w stanie gazowym, takich jak butan, dwutlenek węgla, dwutlenek siarki, metan, metan.

Bibliografia

1. Walter J. Moore. (1963). Chemia fizyczna. W kinetyce chemicznej. Czwarta edycja, Longmans.
2. Iran. Levine. (2009). Zasady fizykochemii. Szósta edycja. MC Graw Hill.
3. Wikipedia. (2020). Prawdziwy gaz. Źródło: w:.Wikipedia.org
4. Helmestine, Anne Marie, pH.D. (25 sierpnia 2020). Prawdziwa definicja gazu i egzaminy. Odzyskane z: Thoughtco.com
5. Clark Jim. (2017). Gazy idealne i idealne prawo gazowe. Odzyskane z: chemguide.współ.Wielka Brytania
6. Chemia librettexts. (10 maja 2019 r.). Prawdziwe gazy. Odzyskane z: chem.Librettexts.org
7. Encyklopedia przykładów (2019). Idealny gaz i prawdziwy gaz. Odzyskane z: przykłady.współ