Mga totoong gas: paglihis mula sa ideality

Mga totoong gas: paglihis mula sa ideality
Mga totoong gas: paglihis mula sa ideality
Anonim

Ang terminong "mga tunay na gas" sa mga chemist at physicist ay ginagamit upang tawagin ang mga naturang gas, ang mga katangian nito ay direktang nakasalalay sa intermolecular interaction ng mga ito. Bagaman sa anumang dalubhasang sanggunian na libro ay mababasa ng isang tao na ang isang nunal ng mga sangkap na ito sa ilalim ng normal na mga kondisyon at matatag na estado ay sumasakop sa dami ng humigit-kumulang 22.41108 litro. Ang nasabing pahayag ay totoo lamang para sa tinatawag na "ideal" na mga gas, kung saan, alinsunod sa Clapeyron equation, ang mga puwersa ng mutual attraction at repulsion ng mga molecule ay hindi kumikilos, at ang volume na inookupahan ng huli ay isang bale-wala na halaga..

tunay na mga gas
tunay na mga gas

Siyempre, ang mga naturang substance ay hindi umiiral sa kalikasan, kaya ang lahat ng mga argumento at kalkulasyon na ito ay puro teoretikal. Ngunit ang mga tunay na gas, na lumilihis sa isang antas o iba pa mula sa mga batas ng pagiging perpekto, ay matatagpuan sa lahat ng oras. Sa pagitan ng mga molekula ng naturang mga sangkap ay palaging may mga puwersa ng kapwa pagkahumaling, na nagpapahiwatig na ang kanilang dami ay medyo naiiba sanagmula sa perpektong modelo. Bukod dito, lahat ng totoong gas ay may iba't ibang antas ng paglihis mula sa ideality.

Ngunit mayroong isang napakalinaw na kalakaran dito: kung mas malapit ang kumukulong punto ng isang sangkap sa zero degrees Celsius, mas mag-iiba ang tambalang ito mula sa perpektong modelo. Ang equation ng estado para sa isang tunay na gas, na pag-aari ng Dutch physicist na si Johannes Diederik van der Waals, ay hinango niya noong 1873. Ang formula na ito, na may anyo (p + n2a/V2) (V – nb)=nRT, ay inihambing sa Clapeyron equation (pV=nRT), natukoy sa eksperimento. Ang una sa mga ito ay isinasaalang-alang ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan ng molekular, na naiimpluwensyahan hindi lamang ng uri ng gas, kundi pati na rin ng dami, density at presyon nito. Tinutukoy ng pangalawang pag-amyenda ang molecular weight ng isang substance.

Equation ng estado ng totoong gas
Equation ng estado ng totoong gas

Nakuha ng mga pagsasaayos na ito ang pinakamahalagang papel sa mataas na presyon ng gas. Halimbawa, para sa nitrogen sa isang indicator na 80 atm. Ang mga kalkulasyon ay mag-iiba mula sa ideal ng halos limang porsyento, at sa pagtaas ng presyon sa apat na raang atmospheres, ang pagkakaiba ay aabot na sa isang daang porsyento. Ito ay sumusunod na ang mga batas ng isang perpektong modelo ng gas ay napaka-approximate. Ang paglihis sa kanila ay parehong quantitative at qualitative. Ang una ay ipinakita sa katotohanan na ang Clapeyron equation ay sinusunod para sa lahat ng mga tunay na gas na sangkap na humigit-kumulang. Ang mga qualitative deviation ay mas malalim.

Ang mga totoong gas ay maaaring ma-convert atsa isang likido, at sa isang solidong estado ng pagsasama-sama, na magiging imposible kung mahigpit nilang susundin ang Clapeyron equation. Ang mga puwersa ng intermolecular na kumikilos sa mga naturang sangkap ay humahantong sa pagbuo ng iba't ibang mga compound ng kemikal. Muli, hindi ito posible sa isang teoretikal na ideal na sistema ng gas. Ang mga bono na nabuo sa ganitong paraan ay tinatawag na kemikal o valence bond. Sa kaso kapag ang isang tunay na gas ay na-ionize, ang Coulomb attraction forces ay nagsisimulang lumitaw dito, na tumutukoy sa pag-uugali, halimbawa, ng isang plasma, na isang quasi-neutral na ionized substance. Ito ay partikular na nauugnay sa katotohanan na ang plasma physics ngayon ay isang malawak, mabilis na pagbuo ng siyentipikong disiplina, na may napakalawak na aplikasyon sa astrophysics, ang teorya ng radio wave signal propagation, at ang problema ng kontroladong nuclear at thermonuclear reactions.

Mga tunay na isotherm ng gas
Mga tunay na isotherm ng gas

Ang mga kemikal na bono sa mga tunay na gas ayon sa kanilang likas na katangian ay halos hindi naiiba sa mga puwersang molekular. Parehong mga iyon at iba pa, sa pangkalahatan, ay nabawasan sa pakikipag-ugnayang elektrikal sa pagitan ng elementarya na mga singil, kung saan nabuo ang buong atomic at molekular na istraktura ng bagay. Gayunpaman, ang ganap na pag-unawa sa mga puwersang molekular at kemikal ay naging posible lamang sa pagdating ng quantum mechanics.

Nararapat na kilalanin na hindi lahat ng estado ng bagay na katugma sa equation ng Dutch physicist ay maaaring ipatupad sa pagsasanay. Nangangailangan din ito ng kadahilanan ng kanilang thermodynamic stability. Ang isa sa mga mahalagang kondisyon para sa naturang katatagan ng isang sangkap ay ang saSa isothermal pressure equation, ang isang ugali sa pagbaba sa kabuuang dami ng katawan ay dapat na mahigpit na obserbahan. Sa madaling salita, habang tumataas ang halaga ng V, ang lahat ng isotherms ng tunay na gas ay dapat na patuloy na bumagsak. Samantala, sa van der Waals isothermal plots, ang mga tumataas na seksyon ay makikita sa ibaba ng kritikal na marka ng temperatura. Ang mga puntong nakalatag sa gayong mga zone ay tumutugma sa isang hindi matatag na estado ng bagay, na hindi maisasakatuparan sa pagsasanay.

Inirerekumendang: