2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
A pravi gas je definisan kao gas sa termodinamičkim ponašanjem koje ne prati jednačinu stanja idealnog gasa.
Gas se može smatrati stvarnim, pri visokim pritiscima i niskim temperaturama, odnosno sa prilično velikim vrijednostima gustine. Prema kinetičkoj teoriji gasova, ponašanje idealnog gasa je u osnovi posledica dve hipoteze:
– molekuli plina nisu točkasti.
– Energija interakcije nije zanemarljiva.
Grafički prikaz ponašanja sistema gas-tečnost, iste supstance, poznat je kao Andrewsov dijagram. Ovaj grafikon predstavlja ravan pritiska u odnosu na zapreminu, poznatu kao Clapeyronova ravan.
Smatra se da je gas zatvoren u cilindru sa pokretnim klipom. Ako se plin smatra idealnim, temperatura se održava konstantnom, dobijajući izotermne linije u Clapeyron-ovoj ravni, odnosno hiperboličke linije koje slijede jednačinu:
p. V=cte
Ako umjesto toga plin smatramo stvarnim, vidjet ćemo da se samo sa dovoljno visokom temperaturom i dovoljno niskim pritiskom izoterme približavaju hiperbolama, slijedeći jednadžbu stanja savršenih plinova.
Potencijal Lennarda Jonesa
Nakon eksperimentalnog zapažanja, vidimo važnu razliku između ponašanja stvarnih i idealnih gasova. ThePrimarna razlika je činjenica da se pravi gas ne može kompresovati beskonačno, dakle ne slijedeći hipotezu o idealnom plinu. Molekuli zauzimaju zapreminu, ali stvarni gasovi su, pri niskim pritiscima, kompresibilniji od idealnog gasa pod istim okolnostima, međutim, oni su manje kompresivi kada imaju veće vrednosti pritiska. Ovo ponašanje uvelike zavisi od temperature i vrste gasa.
Ponašanje ovih gasova može se objasniti prisustvom međumolekularnih sila, koje kada imaju niske temperaturne vrednosti su jako odbojne, a sa druge strane, na visokim temperaturama su slabo privlačne.
Fizički zakon stvarnih gasova, takođe poznat kao Van der Waalsov zakon, opisuje ponašanje stvarnih gasova, kao proširenje zakona idealnog gasa, poboljšavajući opis gasovitog stanja za pritiske visoke i blizu tačka ključanja.
Pravi zakon o gasu je dobio ime po holandskom fizičaru Van der Waalsu, koji je predložio svoj rad o gasovima 1873. godine, osvojivši Nobelovu nagradu 1910. za formulaciju ovog zakona.
Van der Waalsov zakon je jednadžba stanja iz zakona idealnog plina:
p. V=n. R. T
Holandski fizičar uvodi dvije vrijednosti, dodjeljujući im slova a i b, poznate kao Van der Waalsove konstante, što zavisi od supstance koja se proučava u svakom slučaju.
Formula Van der-ov zakonWaals, je:
(p + a.n^2 / V^2). (V – nb)=nRT
Gde se p odnosi na pritisak gasa.
=količina supstance (broj molova)
V=zapremina koju zauzima gas
R=univerzalna plinska konstanta
T=temperatura u apsolutnoj vrijednosti.
Van der Waalsove konstantne vrijednosti za najčešće plinove navedene su u tabelama.
Ako uporedimo Van der Waalsov zakon sa zakonom idealnog gasa, kada pritisak gasa nije previsok, za Van der Waalsov model se može reći da se njegov model i model idealnih gasova ne razlikuju puno.
Van der Waalsov zakon također omogućava dobro razumijevanje procesa kondenzacije plina, za svaki plin postoji temperatura, Tc, poznata kao kritična temperatura, koja predstavlja granicu od prolaza do kondenzacije:
- za T > Tc, plin se ne može kondenzirati.
- Za T< Tc, moguće je kondenzovati gas ako se komprimuje na odgovarajući pritisak, koji je manji što je temperatura niža.
