Λειτουργεί ο υδρατμός ως τέλειο αέριο;
Τέλειες υποθέσεις αερίου:
* Δεν υπάρχουν διαμοριακές δυνάμεις: Τα τέλεια αέρια υποθέτουν ότι τα μόρια δεν έχουν έλξη ή απόρριψη μεταξύ τους. Τα μόρια του νερού, ωστόσο, παρουσιάζουν ισχυρή δέσμευση υδρογόνου, γεγονός που επηρεάζει σημαντικά τη συμπεριφορά τους.
* Ανεπαρκής μοριακός όγκος: Τα τέλεια αέρια υποθέτουν ότι τα μόρια καταλαμβάνουν αμελητέο όγκο σε σύγκριση με το δοχείο. Τα μόρια του νερού, ενώ είναι μικρά, εξακολουθούν να έχουν μετρήσιμο όγκο που γίνεται σχετικός σε υψηλότερες πιέσεις.
* Συνεχείς μοριακές συγκρούσεις: Τα τέλεια αέρια υποθέτουν ότι οι συγκρούσεις μεταξύ των μορίων είναι απόλυτα ελαστικές, χωρίς απώλεια ενέργειας. Οι συγκρούσεις των μορίων νερού, λόγω σύνδεσης υδρογόνου, μπορούν να οδηγήσουν σε μεταφορά ενέργειας και αλλαγές στις δονητικές καταστάσεις.
Πραγματική συμπεριφορά αερίου των υδρατμών:
* απόκλιση από τον ιδανικό νόμο περί αερίου: Σε υψηλές πιέσεις και χαμηλές θερμοκρασίες, ο ιδανικός νόμος αερίου, PV =NRT, σπάει για υδρατμούς λόγω των διαμοριακών δυνάμεων και του μοριακού όγκου.
* συμπύκνωση: Ο υδρατμός συμπυκνώνεται εύκολα σε υγρό νερό σε ορισμένες θερμοκρασίες και πιέσεις, απομακρύνοντας περαιτέρω από την ιδανική συμπεριφορά αερίου.
* δεσμός υδρογόνου: Οι ισχυροί δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των μορίων του νερού δημιουργούν συστάδες και επηρεάζουν την κίνηση και τις αλληλεπιδράσεις τους.
Όταν ο υδρατμός προσεγγίζεται ως τέλειο αέριο:
* χαμηλές πιέσεις και υψηλές θερμοκρασίες: Σε χαμηλές πιέσεις και υψηλές θερμοκρασίες, οι διαμοριακές δυνάμεις και ο μοριακός όγκος γίνονται λιγότερο σημαντικοί και οι υδρατμοί μπορούν να προσεγγιστούν ως τέλειο αέριο για ορισμένους υπολογισμούς.
* Ορισμένες εφαρμογές: Σε ορισμένες εφαρμογές μηχανικής και ατμοσφαιρικής μοντελοποίησης, ο υδρατμός αντιμετωπίζεται ως ιδανικό αέριο για απλοποίηση. Ωστόσο, είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι αυτή είναι μια προσέγγιση.
Συμπερασματικά:
Ενώ ο υδρατμός παρουσιάζει ορισμένα χαρακτηριστικά ενός ιδανικού αερίου, ειδικά σε χαμηλές πιέσεις και υψηλές θερμοκρασίες, δεν είναι ένα πραγματικό τέλειο αέριο λόγω της σημαντικής επίδρασης της σύνδεσης υδρογόνου και του μοριακού όγκου. Είναι σημαντικό να εξεταστεί οι συγκεκριμένες συνθήκες και η εφαρμογή όταν αποφασίζουμε αν θα αντιμετωπίζουμε τους υδρατμούς ως ιδανικό αέριο.
