Verkliga gaser: avvikelse från idea

Termen "riktiga gaser" bland kemister och fysiker kallas gaser sådana egenskaper som är direkt beroende av sina intermolekylära interaktioner. Även om någon specialiserad katalog kan läsas att en mol av substanserna under normala förhållanden och det stationära tillståndet upptar en volym av ca 22,41108 liter. Detta uttalande är bara sant för så kallade "ideala" gaser som enligt Clapeyrons ekvation, inte agerar kraft ömsesidig attraktion och repulsion av molekylerna, och den volym som upptas av den senare är försumbart liten.

Naturligtvis behöver dessa ämnen inte finns, så att alla dessa argument och beräkningar är rent teoretisk inriktning. Men de verkliga gaser, som i viss mån avviker från de idealiska lagarna är mycket vanligt. Mellan molekylerna av dessa ämnen är alltid närvarande kraft ömsesidig attraktion, vilket innebär att deras volym är något annorlunda från den härledda perfekt modell. Dessutom har alla reella gaser har olika grad av avvikelse från idealitet.

Men här spåras helt tydlig tendens: ju högre kokpunkt substans nära noll grader Celsius, desto mer föreningen variera från den ideala modellen. Ekvationen för tillståndet av verkliga gaser som ägs av den holländska fysikern Johannes Diederik van der Waals krafter, de dras in 1873. I denna formel, som har formen (p + n ² a / V ²⁾ (V - nb) = nRT , administrerad två mycket väsentliga ändringar i jämförelse med Clapeyrons ekvation (pV = nRT), bestämmas experimentellt. Den första man tar hänsyn till de krafter av molekylär interaktion, som påverkar inte bara den typ av gas, men även dess volym, densitet och tryck. Det andra korrigerings bestäms av molekylvikten hos ämnet.

De viktigaste justeringarna roll skaffa data med en högtrycksgas. Till exempel, för kväve vid 80 atmosfärer exponent. beräkningar kommer att vara annorlunda från den ideala med omkring fem procent, medan trycket ökar till fyra atmosfärer skillnad redan nått hundra procent. Av detta följer att lagarna i ideal gas modell är ungefärliga. Undantag från dem är både kvantitativa och kvalitativa. Den första visar sig i det faktum att Clapeyrons ekvation gäller för alla riktiga gasformig mycket grovt. Retreat är kvalitativt mycket djupare.

Reella gaser kan mycket väl omvandlas i flytande och fast aggregationstillstånd, vilket skulle vara omöjligt i sin strikt följsamhet till Clapeyron ekvation. Intermolekylära krafter som verkar på sådana material leder till bildning av olika kemiska föreningar. Detta återigen inte kan vara i den teoretiska ideal gassystemet. De sålunda bildade kommunikation kallas kemisk eller valens. I det fall där den verkliga gasen joniseras, däri börja visas Coulomb attraktionskrafter som bestämmer beteendet hos, t ex, en plasma, som är en kvasi neutrala joniska arter. Detta gäller särskilt i ljuset av det faktum att plasmafysik idag är en stor, snabbt växande vetenskapsgren, som har en extremt bred tillämpning i astrofysik, teorin om radio vågsignaler, och problemet med kontrollerade kärnfusionsreaktioner.

Kemiska bindningar i reala gaser till sin natur skiljer sig inte från de molekylära krafter. Dessa och andra i hög grad reduceras till den elektriska växelverkan mellan de atomära laddningar, som alla är konstruerade atom- och molekylstruktur av substansen. Emellertid var möjligt en fullständig förståelse av de molekylära och kemiska krafter endast med uppkomsten av kvantmekanik.

Vi måste erkänna att inte varje stat av materia som är kompatibel med ekvationen för den holländska fysiker, kan genomföras i praktiken. Detta kräver också en faktor av deras termodynamiska stabilitet. En av de viktiga villkor sådana stabilitets medel är att i den isotermiska tryckekvationen måste följas noggrant en tendens att reducera den totala kroppen. Med andra ord, med ökande värden på V alla isotermerna i en verklig gas bör falla stadigt. Samtidigt är på den isotermiska diagrammet Van der Waals-krafter under den kritiska nivån för de stigande delarna temperaturen. Punkterna i dessa zoner motsvarar det instabila läget i ämnet, vilket i praktiken inte kan förverkligas.