определение на идеалния газ

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.

Идеален газ е хипотетичен газ, чието състояние е напълно определено от закона за идеалния газ при произволен набор от условия. Тоест това е газ, чието налягане, температура, обем и количество материя (брой молове) са свързани чрез следното математическо уравнение:

закон за идеалния газ

където P е абсолютното налягане, V е обемът, който газът заема, n е броят молове газови частици, които присъстват, T е абсолютната температура и R е универсалната идеална газова константа. Това е уравнение на състояние с три степени на свобода, което означава, че познаването на три от четирите променливи (P, V, n и T) незабавно определя стойността на четвъртата и следователно напълно дефинира състоянието на системата. .

Характеристики на идеален газ

  • Те се подчиняват на закона за идеалния газ при всякакви условия.
  • Те са съставени от точкови частици.
  • Неговите частици не взаимодействат помежду си.
  • Те не претърпяват фазови промени, тоест не могат да претърпят кондензация или отлагане.
  • Неговата вътрешна енергия е пропорционална на температурата.
  • Те имат постоянен топлинен капацитет, както специфичен, така и моларен.

Защо са идеални?

Идеалните газове представляват опростен модел на газообразното състояние, което е най-простото състояние, в което може да се намери материята. Това е идеален модел (т.е. не е реален), тъй като изпълнението на уравнението за идеален газ за всяка стойност на P, V, не T, предполага, че идеален газ може да бъде безкрайно компресиран до толкова малък обем, колкото желаем. , без да престане да бъде газ (т.е. без да стане течно или твърдо състояние), независимо от налягането или температурата.

Това е възможно само в нашето въображение (оттук и терминът идеал, който идва от идея, нещо, което съществува само в нашия ум), тъй като газовете са направени от материя, а материята по дефиниция заема обем в пространството. Това означава, че ако непрекъснато намаляваме обема на реалния газ, в един момент частиците на газа ще заемат целия наличен обем и няма да можем да го компресираме повече. За да можем да компресираме газ за неопределено време, той трябва да се състои от точкови частици, тоест частици, които имат маса, но не заемат място в пространството, което не е вярно.

Освен това, единственият начин газът да не се кондензира, докато го компресираме и приближаваме частиците една към друга, е ако частиците не взаимодействат една с друга по никакъв начин. В реалния свят дори и най-слабите взаимодействия намаляват с разстоянието, което означава, че се увеличават, докато приближаваме частиците една към друга. Това означава, че при компресиране на истински газ, в даден момент частиците ще бъдат достатъчно близо една до друга, така че тези сили да са достатъчно силни, за да свържат газовите частици заедно, образувайки кондензирана фаза, т.е. течност или твърдо вещество.

Реални газове, които се държат като идеални газове

Ако идеалните газове не съществуват, струва си да се запитаме, тогава за какво е този модел? Отговорът е, за щастие, много. Нито един реален газ не се държи идеално при всички условия на налягане, температура и обем, които можем да си представим. Повечето реални газове обаче се държат така, сякаш са идеални при определени условия, при които характеристиките, които ги правят реални, допринасят толкова малко за действителното им поведение, че са незначителни.

За да се случи това, основно трябва да бъдат изпълнени две основни условия:

  1. Че обемът, зает от всички газови частици, е незначителен в сравнение с наличния обем за движение (т.е. обемът на контейнера, който ги съдържа). Това условие се стреми частиците да са възможно най-подобни на точковите частици.
  2. Че взаимодействията между частиците са толкова слаби и толкова кратки, че практически не могат да повлияят на движението им в контейнера.

Първото условие е изпълнено, когато налягането на реалния газ е ниско. При тези условия има много малко частици, така че практически целият обем на контейнера е достъпен за свободното движение на частиците.

Второто условие е изпълнено при високи температури. Не забравяйте, че температурата е пряка мярка за средната кинетична енергия на частиците, които изграждат материята, включително газовете. Колкото по-висока е температурата, толкова по-бързо се движат частиците вътре в контейнера, което прави ефектите на силите на привличане между частиците незначителни.

Също така помага да се даде второто условие, че частиците, които изграждат газа, независимо дали са отделни молекули или атоми (както в случая с благородните газове), не са полярни и че единствената възможна форма на взаимодействие между частица и друг са дисперсионните сили на Лондон, тоест най-слабите известни междумолекулни взаимодействия.

Препратки

Atkins, P. & dePaula, J. (2010). Аткинс. Физическа химия (8- мо издание ). Панамериканска медицинска редакция.

Чанг, Р. (2002). Физикохимия (1- во издание ). MCGRAW HILL ОБРАЗОВАНИЕ.

Чанг, Р. (2021). Химия (11-то издание ). MCGRAW HILL ОБРАЗОВАНИЕ.

Фарфан, Р. (sf). Определение за идеален газ . Scribd. https://es.scribd.com/document/261584369/Definicion-de-Gas-Ideal

Máxima U., J. (2021 г., 21 октомври). Идеален газ . Характеристики. https://www.caracteristicas.co/gases-ideales/

Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

Artículos relacionados