ความแตกต่างระหว่างกฎแก๊สในอุดมคติกับกฎแก๊สจริง

2024 ผู้เขียน: Alex Aldridge | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 13:51

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างกฎของแก๊สในอุดมคติกับกฎของแก๊สจริงคือ กฎของแก๊สในอุดมคติอธิบายพฤติกรรมของก๊าซตามทฤษฎี ในขณะที่กฎของแก๊สจริงอธิบายพฤติกรรมของก๊าซที่เกิดขึ้นจริงในจักรวาล

ก๊าซในอุดมคติคือก๊าซตามทฤษฎีที่อนุภาคก๊าซเคลื่อนที่แบบสุ่มมีการชนกันอย่างยืดหยุ่นอย่างสมบูรณ์และไม่มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกัน ตามคำจำกัดความนี้ เราสามารถเข้าใจได้ว่าก๊าซในอุดมคติเหล่านี้ไม่สามารถเกิดขึ้นในธรรมชาติได้ เนื่องจากมีปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคของก๊าซสำหรับก๊าซใดๆ ที่เราทราบโดยพื้นฐานแล้ว อันที่จริงก๊าซที่เรารู้จักเป็นก๊าซจริง

กฎหมายแก๊สในอุดมคติคืออะไร

กฎของแก๊สในอุดมคติคือสมการที่อธิบายพฤติกรรมของแก๊สในอุดมคติ ก๊าซในอุดมคติเป็นสิ่งสมมุติ และก๊าซเหล่านี้เกิดขึ้นเฉพาะในทฤษฎีเท่านั้น ดังนั้น เมื่อใช้กฎของแก๊สในอุดมคติ เราสามารถเข้าใจและประเมินพฤติกรรมของก๊าซจริงจำนวนมากที่เรารู้จัก อย่างไรก็ตาม มันมีข้อจำกัดหลายประการ นอกจากนี้ กฎหมายนี้เป็นการรวมกฎหมายอื่นๆ อีกหลายฉบับ:

• กฎของบอยล์
• กฎของชาร์ลส์
• กฎของอโวกาโดร
• กฎของเกย์-ลูซซัก

การคำนวณ

โดยพื้นฐานแล้ว เราสามารถให้กฎของแก๊สในอุดมคติได้ดังนี้

PV=nRT

โดยที่ P คือความดัน V คือปริมาตร T คืออุณหภูมิของแก๊สในอุดมคติ โดยที่ “n” คือจำนวนโมลของก๊าซในอุดมคติ และ “R” เป็นค่าคงที่ เราเรียกว่าค่าคงที่แก๊สในอุดมคติ มันมีค่าสากล ค่าของ R จะเท่ากันสำหรับก๊าซใดๆ และมีค่าเท่ากับ 8.314 J/(K·mol)

นอกจากนี้ เราสามารถรับอนุพันธ์ที่แตกต่างจากกฎหมายนี้ รูปโมลาร์ รูปรวม เป็นต้น ตัวอย่างเช่น เนื่องจาก “n” คือจำนวนโมล เราจึงสามารถให้มันโดยใช้น้ำหนักโมเลกุลของแก๊สได้ ที่มามีดังนี้

n=m/M

โดยที่ n คือจำนวนโมลของแก๊ส m คือมวลของแก๊สและ M คือน้ำหนักโมเลกุลของแก๊ส โดยใช้สมการข้างต้น

PV=nRT

PV=(m/M)RT

ถ้าเราต้องการได้ความหนาแน่นของก๊าซ เราสามารถใช้สมการข้างต้นได้ดังนี้

P=(m/VM) RT

P=ρRT/M

นอกจากนี้ หากเราต้องการได้กฎก๊าซรวมจากกฎของแก๊สในอุดมคติ เราจะได้มาดังนี้ สำหรับก๊าซสองชนิด “1” และ “2” ความดัน ปริมาตร และอุณหภูมิคือ P₁, V₁, T ₁ และ P₂, V₂ และ T_{2 จากนั้นสำหรับก๊าซทั้งสอง, เราสามารถเขียนสมการได้สองสมการเป็น;}

P₁V₁=nRT_{1 ……………..(1)}

P₂V₂=nRT_{2 ……………..(2)}

โดยการหารสมการ (1) จากสมการ (2) เราได้

(P₁V₁)/(P₂V ₂)=T₁/ T₂

เราสามารถจัดสมการนี้ใหม่ได้ดังนี้

P₁V₁/ T₁=P₂ V₂/ T₂

กฎหมายแก๊สจริงคืออะไร

กฎของแก๊สจริงหรือที่เรียกว่ากฎหมาย Van der Waals มาจากกฎของแก๊สในอุดมคติเพื่ออธิบายพฤติกรรมของก๊าซจริง เนื่องจากก๊าซจริงไม่สามารถประพฤติตัวในอุดมคติได้ กฎของก๊าซที่แท้จริงจึงได้เปลี่ยนแปลงองค์ประกอบความดันและปริมาตรในกฎของแก๊สในอุดมคติ ดังนั้น จะได้ปริมาตรและแรงดันดังนี้

ปริมาตรของก๊าซจริง=(V_{m – b)}

ความดันของก๊าซจริง=(P + a{n²/V^2})

จากนั้น เราจะได้กฎของแก๊สจริงโดยนำส่วนประกอบที่ดัดแปลงเหล่านี้ไปใช้กับกฎของแก๊สในอุดมคติดังนี้:

(P + a{n²/V²})(V_{m – b)=nRT}

โดยที่ V_{m คือปริมาตรโมลของแก๊ส R คือค่าคงที่ของแก๊สสากล T คืออุณหภูมิของก๊าซจริง P คือความดัน}

กฎแก๊สในอุดมคติกับกฎแก๊สจริงต่างกันอย่างไร

กฎของแก๊สในอุดมคติคือสมการที่อธิบายพฤติกรรมของแก๊สในอุดมคติ กฎของแก๊สจริงมาจากกฎของแก๊สในอุดมคติเพื่อให้เหมาะกับพฤติกรรมของก๊าซจริง ดังนั้น ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างกฎของแก๊สในอุดมคติและกฎของแก๊สจริงก็คือ กฎของแก๊สในอุดมคติอธิบายพฤติกรรมของก๊าซตามทฤษฎี ในขณะที่กฎของแก๊สจริงจะอธิบายพฤติกรรมของก๊าซที่เกิดขึ้นจริงในจักรวาล

ยิ่งไปกว่านั้น เราสามารถหากฎของแก๊สในอุดมคติได้จากสมการ PV=nRT และกฎของแก๊สจริงจากสมการ (P + a{n²/V 2^})(Vm _{– b)=nRT.}

สรุป – กฎหมายก๊าซในอุดมคติเทียบกับกฎหมายก๊าซจริง

โดยย่อ ก๊าซในอุดมคติคือสารสมมติที่มีการชนกันของอนุภาคก๊าซอย่างยืดหยุ่นอย่างสมบูรณ์ ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่ก๊าซจริงส่วนใหญ่ที่เราทราบไม่แสดงออกมา ข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างกฎของแก๊สในอุดมคติและกฎของแก๊สจริงคือ กฎของแก๊สในอุดมคติอธิบายพฤติกรรมของแก๊สตามทฤษฎี ในขณะที่กฎของแก๊สจริงจะอธิบายพฤติกรรมของก๊าซที่เกิดขึ้นจริงในจักรวาล