كلما صغرت جسيمات الغاز كان سلوكها أقرب لسلوك الغاز المثالي

تنحرف الغازات الحقيقية عن قانون الغاز المثالي بسبب الحجم المحدود الذي تشغله جزيئات الغاز الفردية ، يشيع استخدام قانون الغاز المثالي لنمذجة سلوك تفاعلات الطور الغازي ، من المفترض أن تتكون الغازات المثالية من كتل نقطية تقتصر تفاعلاتها على التصادمات المرنة تمامًا ، بمعنى آخر، يعتبر حجم جزيئات الغاز ضئيلًا مقارنة بالحجم الإجمالي للحاوية .[1]

تعريف الغاز المثالي

يعرف الغاز المثالي بأنه غاز يخضع لقوانين الغاز في جميع ظروف الضغط ودرجة الحرارة ، الغازات المثالية لها سرعة وكتلة ، ليس لديهم حجم عند المقارنة بالحجم الإجمالي للغاز ، فإن الحجم الذي يشغله الغاز لا يكاد يذكر، لا يتكثف ولا يحتوي على نقطة ثلاثية .

في الغاز المثالي ، تتحرك جزيئات الغاز بحرية في جميع الاتجاهات ، ويعتبر الاصطدام بينها مرنًا تمامًا ، مما يعني عدم فقدان الطاقة الحركية بسبب الاصطدام .
على الرغم من عدم وجود غاز مثالي، فإن كل الغاز الحقيقي يميل إلى الاقتراب من تلك الخاصية عندما تنخفض الكثافة بدرجة كافية ، هذا ممكن لأن جزيئات الغاز بعيدة عن بعضها البعض لدرجة أنها لا تتفاعل مع بعضها البعض ، وبالتالي فإن مفهوم الغاز المثالي يساعدنا في دراسة الغازات الحقيقية ، ويمكنك رؤية هذا من خلال مشاهدة

تطبيقات على قانون الغاز المثالي

.[2]

تعريف الغاز الحقيقي

يعرف الغاز الحقيقي بأنه غاز لا يخضع لقوانين الغاز في جميع ظروف الضغط ودرجة الحرارة القياسية ، عندما يصبح الغاز ضخمًا وضخمًا ، فإنه ينحرف عن سلوكه المثالي، الغازات الحقيقية لها سرعة وحجم وكتلة ، عندما يتم تبريدها إلى درجة الغليان، فإنها تسيل ، عند المقارنة بالحجم الإجمالي للغاز ، فإن الحجم الذي يشغله الغاز لا يكاد يذكر ، ويعتبر هذا من أساسيات

الفرق بين خصائص الغاز الحقيقي والغاز المثالي

. [2]

متى يسلك الغاز الحقيقي سلوك الغاز المثالي

لا يوجد غاز حقيقي يظهر سلوكًا مثاليًا للغاز ، على الرغم من أن العديد من الغازات الحقيقية تقربه عبر مجموعة من الظروف ، يمكن رؤية الانحرافات عن سلوك الغاز المثالي في قطع PV / nRT مقابل P عند درجة حرارة معينة للحصول على غاز مثالي، PV / nRT مقابل P = 1 تحت جميع الظروف .
عند الضغط العالي، تُظهر معظم الغازات الحقيقية قيم PV / nRT أكبر مما يتوقعه قانون الغاز المثالي، بينما عند الضغط المنخفض ، تظهر معظم الغازات الحقيقية PV / nRT قيم قريبة من تلك التي تنبأ بها قانون الغاز المثالي، تقترب الغازات من السلوك المثالي للغاز في درجات الحرارة العالية والضغوط المنخفضة .
يمكن وصف الانحرافات عن سلوك

قوانين الغاز

المثالية بواسطة معادلة فان دير فال ، والتي تتضمن ثوابت تجريبية لتصحيح الحجم الفعلي للجزيئات الغازية ، وتحديد انخفاض الضغط بسبب قوى الجذب بين الجزيئات، إذا انخفضت درجة حرارة الغاز بشكل كاف ، يحدث التسييل ، حيث يتكثف الغاز في صورة سائلة ، الغازات المسالة لها العديد من التطبيقات التجارية ، بما في ذلك نقل كميات كبيرة من الغازات بأحجام صغيرة واستخدامات السوائل شديدة البرودة .[3]

ما هي معادلة الغاز المثالية

في الديناميكا الحرارية، قانون الغاز المثالي هو تقريب محدد جيدًا لسلوك العديد من الغازات في ظل ظروف متنوعة ، معادلة الغاز المثالية هي مزيج من القوانين التجريبية ، مثل قانون شارل ، وقانون بويل ، وقانون جاي لوساك ، وقانون أفوجادرو .
معادلة الغاز المثالية هي المعادلة التي تحدد حالات الغازات الافتراضية معبرًا عنها رياضيًا من خلال توليفات من الثوابت التجريبية والفيزيائية ، وتسمى أيضًا معادلة الغاز العامة ، يمكن تعريفه على أنه، قانون الغاز المثالي هو معادلة حالة الغاز المثالي الافتراضي ، إنه تقدير تقريبي جيد لسلوك العديد من الغازات في ظل العديد من الظروف ، على الرغم من وجود العديد من القيود. [4]

متى ينحرف الغاز الحقيقي عن السلوك المثالي

جميع الغازات تنحرف عن السلوك المثالي لأن جميعها غازات حقيقية موجودة في الواقع تتعرض لعوامل الطبيعة ، بينما الغاز المثالي غاز افتراضي نظري غير موجود في الواقع والظروف التي يتعرض لها تكون ظروف مثالية ، وكل غاز له خصائص تميزه ، وتختلف التفاعلات التي يظهرها تحت كميات الضغط والحرارة المختلفة ، ووفقا لسلوك الغاز المثالي، لا تأخذ جزيئات الغاز المثالي مساحة، ولا يوجد لها جاذبية جزيئية ، بينما يختلف الغاز الحقيقي تماما عن هذا ، حيث تظهر بعض الغازات الحقيقية سلوكا مثاليا فقط عند ضغط منخفض وحرارة مرتفعة ، أما في الحالات أخرى التي تكون فيها الغازات خاملة تنحرف عن موضعها وقد تتحول بعضها للحالة السائلة . [4]

ما هي الانحرافات المحتملة عن السلوك المثالي

يوجد الكثير من الانحرافات المختلفة عن الضغط المثالي عند اختلاف درجات الحرارة والضغط فمثلا :

عند ارتفاع الضغط ، يكون الانحراف كبير جدا ويتناقص حجم الغاز كثيرا مقارنة بحجم حاويته ، وتكون قوى التجاذب بين الجزيئات أقوى .
تحت الضغط المنخفض يكون الانحراف أكثر ، يزداد الانحراف وتختفي جميع علامات مثالية الغاز .
وعند ارتفاع درجة الحرارة ، يقل انحراف سلوك الغاز عن الغاز المثالي ، وتستخدم قوانين الغازات المثالية للتنبؤ بسلوك الغازات دون أخطاء .
وعند انخفاض درجة الحرارة تزداد درجة الانحراف ، وعند وصول الانحراف لأقصى درجة يتحول الغاز لسائل .[5]

اي الغازات تنحرف أكثر عن سلوك الغاز المثالي

كما نعلم أن قوانين الغاز توضح أن الغازات المثالية ليس لها أحجام أبدا ، ويحتوي الغاز على أكبر حجم للعنصر ، لذلك يفترض أن هذا(xe( هو الغاز الذي سينحرف أكثر عند وضعه تحت ضغط عال ، ودرجة حرارة منخفضة . [5]

مثال على ضغط الغاز

يسمى T B درجة حرارة Boyle ، وهو الميل الأولي عند T B صفر ، في T B، خط Z مقابل P للماس للغاز الحقيقي عندما يقترب الضغط من الصفر ولكن الأخير يرتفع فوق الخط المثالي فقط ببطء شديد ، لذلك ، عند T B يتصرف الغاز الحقيقي بشكل مثالي على نطاق واسع من الضغط ، لأن تأثير حجم الجزيء الغازي والقوى بين الجزيئات متوازنة تقريبًا مع بعضها البعض ومن ثم ، فإن درجة حرارة بويل للهيدروجين وجزيئات الهيليوم هي -156 درجة ، -249 درجة مئوية على التوالي .
بالنسبة للهيدروجين والهيليوم، تخفض T B درجة حرارة 0 درجة مئوية ، لذا قيم Z أكبر من الوحدة. بالنسبة للنيتروجين ، الهيدروكربون مثل الميثان ، وغاز الأمونيا T B أكبر مقارنة بـ 0 درجة مئوية ، وبالتالي فإن قيم Z أقل من الوحدة في منطقة الضغط المنخفض .[5]