Τι θα έκανε το αέριο μη ιδανικό;
Ιδανικές υποθέσεις αερίου:
* Σημεία σημείου: Τα μόρια αερίου θεωρούνται ότι έχουν αμελητέο όγκο σε σύγκριση με το χώρο που καταλαμβάνουν.
* Δεν υπάρχουν διαμοριακές δυνάμεις: Τα μόρια υποτίθεται ότι δεν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους εκτός από τις απόλυτα ελαστικές συγκρούσεις.
* Τυχαία κίνηση: Τα μόρια κινούνται τυχαία προς όλες τις κατευθύνσεις με μέση κινητική ενέργεια ανάλογη με τη θερμοκρασία.
παράγοντες που προκαλούν μη ιδανική συμπεριφορά:
1. Υψηλή πίεση:
* Μειωμένος χώρος: Καθώς αυξάνεται η πίεση, τα μόρια αερίου πιέζονται πιο κοντά, μειώνοντας τον ελεύθερο χώρο μεταξύ τους. Αυτό καθιστά τον όγκο των μορίων να γίνει πιο σημαντικός σε σύγκριση με τον συνολικό όγκο.
* Διαμοριακές δυνάμεις: Αυξημένα μόρια πίεσης πιο κοντά, ενισχύοντας τα διαμοριακά αξιοθέατα (όπως οι δυνάμεις van der Waals). Αυτά τα αξιοθέατα μειώνουν τον όγκο του αερίου, καθιστώντας το αποκλίνει από την ιδανική συμπεριφορά.
2. Χαμηλή θερμοκρασία:
* Μειωμένη κινητική ενέργεια: Οι χαμηλότερες θερμοκρασίες σημαίνουν μόρια έχουν λιγότερη κινητική ενέργεια. Αυτό μπορεί να κάνει τις διαμοριακές δυνάμεις να γίνουν πιο σημαντικές, οδηγώντας σε αποκλίσεις από την ιδανική συμπεριφορά. Τα μόρια είναι πιο πιθανό να συσσωρεύονται μαζί λόγω των αξιοθέατων.
3. Μοριακή πολυπλοκότητα:
* πολικά μόρια: Τα μόρια με μόνιμα διπόλια (όπως το νερό, H2O) έχουν ισχυρότερες ενδομοριακές δυνάμεις (αλληλεπιδράσεις διπολικής-διπόλης) από τα μη πολικά μόρια. Αυτές οι δυνάμεις μπορούν να προκαλέσουν σημαντικές αποκλίσεις από την ιδανική συμπεριφορά.
* μέγεθος &σχήμα: Τα μεγαλύτερα και πιο σύνθετα μόρια (όπως οι υδρογονάνθρακες) είναι πιο επιρρεπείς σε ενδομοριακές δυνάμεις. Έχουν μεγαλύτερες επιφανειακές περιοχές για αλληλεπιδράσεις.
Πρακτικά παραδείγματα:
* Πραγματικά αέρια σε υψηλή πίεση: Τα αέρια όπως το άζωτο και το οξυγόνο, τα οποία συμπεριφέρονται ιδανικά σε χαμηλές πιέσεις, θα αποκλίνουν σημαντικά από την ιδανική συμπεριφορά σε υψηλές πιέσεις (π.χ. εκατοντάδες ατμόσφαιρες).
* υγροποίηση: Σε χαμηλές θερμοκρασίες και υψηλές πιέσεις, τα αέρια μπορούν να συμπυκνώσουν σε υγρά. Αυτή είναι μια έντονη απόκλιση από την ιδανική συμπεριφορά αερίου, όπου η συμπύκνωση δεν προβλέπεται.
* Αέρια με ισχυρές διαμοριακές δυνάμεις: Τα αέρια όπως η αμμωνία (NH3) και το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) παρουσιάζουν σημαντικές αποκλίσεις από την ιδανική συμπεριφορά λόγω των ισχυρών αλληλεπιδράσεων δεσμού διπολικών και υδρογόνου.
Περίληψη:
Στην ουσία, τα πραγματικά αέρια αποκλίνουν από την ιδανική συμπεριφορά επειδή έχουν:
* πεπερασμένος μοριακός όγκος: Αυτό γίνεται σημαντικό σε υψηλές πιέσεις.
* Διαμοριακές δυνάμεις: Αυτά γίνονται σημαντικά σε χαμηλές θερμοκρασίες και υψηλές πιέσεις.
Βασικό σημείο: Ο ιδανικός νόμος για το φυσικό αέριο είναι μια χρήσιμη προσέγγιση για πολλές καταστάσεις, αλλά είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι δεν είναι πάντα ακριβές, ειδικά για συνθήκες μακριά από το ιδανικό.
