Γιατί το φυσικό αέριο δεν είναι ιδανικό αέριο;

Το φυσικό αέριο, όπως τα περισσότερα πραγματικά αέρια, αποκλίνει από την ιδανική συμπεριφορά αερίου λόγω πολλών παραγόντων:

1. Διαμοριακές δυνάμεις:

* Van der Waals Δυνάμεις: Τα μόρια βουτανίου παρουσιάζουν δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου, οι οποίες είναι αδύναμα αξιοθέατα μεταξύ προσωρινών διπόλων που προκαλούνται σε μόρια. Αυτές οι δυνάμεις γίνονται σημαντικές σε υψηλότερες πιέσεις και χαμηλότερες θερμοκρασίες, προκαλώντας τα μόρια να αποκλίνουν από την ιδανική συμπεριφορά αερίου.

* αλληλεπιδράσεις διπόλης-διπόλης: Αν και το βουτάνιο είναι μη πολικό, μπορεί να έχει προσωρινές στιγμές διπολικής, οι οποίες μπορούν να οδηγήσουν σε αδύναμες αλληλεπιδράσεις διπολικής-δίπολης. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις μπορούν να επηρεάσουν τη συμπεριφορά του φυσικού αερίου σε υψηλές πιέσεις.

2. Μοριακός όγκος:

* Πεπερασμένο μέγεθος μορίων: Η ιδανική θεωρία αερίου υποθέτει ότι τα μόρια αερίου δεν έχουν όγκο. Ωστόσο, τα μόρια βουτανίου, όπως όλα τα πραγματικά μόρια, έχουν πεπερασμένο τόμο. Σε υψηλές πιέσεις, ο όγκος των μορίων γίνεται ένα σημαντικό κλάσμα του συνολικού όγκου, προκαλώντας αποκλίσεις από την ιδανική συμπεριφορά αερίου.

3. Μοριακές αλληλεπιδράσεις:

* αλληλεπιδράσεις σύγκρουσης: Η ιδανική θεωρία αερίου υποθέτει ότι τα μόρια δεν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Ωστόσο, τα πραγματικά μόρια αερίου συγκρούονται μεταξύ τους, γεγονός που επηρεάζει την κίνηση και τη συμπεριφορά τους. Η επίδραση των συγκρούσεων γίνεται πιο σημαντική σε υψηλότερες πιέσεις και χαμηλότερες θερμοκρασίες.

συνθήκες κάτω από τις οποίες το φυσικό αέριο συμπεριφέρεται πιο ιδανικά:

* Χαμηλή πίεση: Σε χαμηλή πίεση, οι διαμοριακές δυνάμεις και ο μοριακός όγκος είναι αμελητέες και το βουτάνιο συμπεριφέρεται περισσότερο σαν ένα ιδανικό αέριο.

* υψηλή θερμοκρασία: Σε υψηλές θερμοκρασίες, η κινητική ενέργεια των μορίων είναι πολύ μεγαλύτερη από τις ενδομοριακές δυνάμεις και το βουτάνιο συμπεριφέρεται πιο ιδανικά.

Συνοπτικά, το φυσικό αέριο δεν είναι ιδανικό αέριο επειδή:

* Βιώνει ενδομοριακές δυνάμεις που επηρεάζουν τη συμπεριφορά του.

* Τα μόρια του έχουν πεπερασμένο τόμο.

* Τα μόρια συγκρούονται μεταξύ τους, επηρεάζοντας την πρότασή τους.

Ωστόσο, σε χαμηλές πιέσεις και υψηλές θερμοκρασίες, το βουτάνιο μπορεί να συμπεριφέρεται πιο ιδανικά.