แก๊สในอุดมคติกับแก๊สจริง
แก๊สเป็นหนึ่งในรัฐที่มีเรื่องอยู่ มีคุณสมบัติที่ขัดแย้งกันจากของแข็งและของเหลว ก๊าซไม่มีคำสั่งและพวกมันใช้พื้นที่ใด ๆ พฤติกรรมของพวกเขาได้รับผลกระทบอย่างมากจากตัวแปรต่างๆ เช่น อุณหภูมิ ความดัน เป็นต้น
แก๊สในอุดมคติคืออะไร
ก๊าซในอุดมคติคือแนวคิดทางทฤษฎีที่เราใช้เพื่อการศึกษา เพื่อให้ก๊าซเป็นอุดมคติ ควรมีลักษณะดังต่อไปนี้ หากขาดสิ่งใดสิ่งหนึ่ง แสดงว่าก๊าซนั้นไม่ถือว่าเป็นก๊าซในอุดมคติ
• แรงระหว่างโมเลกุลระหว่างโมเลกุลของแก๊สมีน้อยมาก
• โมเลกุลของแก๊สถือเป็นอนุภาคจุด ดังนั้น เมื่อเทียบกับพื้นที่ที่โมเลกุลของก๊าซครอบครอง ปริมาตรของโมเลกุลจึงไม่มีนัยสำคัญ
โดยปกติโมเลกุลของก๊าซจะเติมช่องว่างที่กำหนด ดังนั้นเมื่อพื้นที่ขนาดใหญ่ถูกครอบครองโดยอากาศ โมเลกุลของแก๊สเองนั้นมีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับพื้นที่ ดังนั้น การสมมติโมเลกุลของแก๊สเป็นอนุภาคจุดจึงถูกต้องในระดับหนึ่ง อย่างไรก็ตาม มีโมเลกุลของก๊าซบางตัวที่มีปริมาตรมาก การละเว้นโวลุ่มทำให้เกิดข้อผิดพลาดในกรณีเหล่านี้ ตามสมมติฐานแรก เราต้องพิจารณาว่าไม่มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลระหว่างโมเลกุลของก๊าซ อย่างไรก็ตาม อย่างน้อยก็มีปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอระหว่างสิ่งเหล่านั้น แต่โมเลกุลของก๊าซจะเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วและสุ่ม ดังนั้นพวกมันจึงไม่มีเวลาเพียงพอที่จะทำปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลกับโมเลกุลอื่น ดังนั้นเมื่อมองในมุมนี้ ค่อนข้างถูกต้องที่จะยอมรับสมมติฐานแรกด้วย แม้ว่าเราจะบอกว่าก๊าซในอุดมคตินั้นเป็นไปตามทฤษฎี แต่เราไม่สามารถพูดได้ว่าก๊าซนั้นจริง 100%มีบางครั้งที่ก๊าซทำหน้าที่เป็นก๊าซในอุดมคติ ก๊าซในอุดมคติมีลักษณะสามตัวแปร ได้แก่ ความดัน ปริมาตร และอุณหภูมิ สมการต่อไปนี้กำหนดก๊าซในอุดมคติ
PV=nRT=NkT
P=ความดันสัมบูรณ์
V=ปริมาณ
n=จำนวนโมล
N=จำนวนโมเลกุล
R=ค่าคงที่แก๊สสากล
T=อุณหภูมิสัมบูรณ์
K=ค่าคงที่ Boltzmann
แม้ว่าจะมีข้อจำกัด แต่เรากำหนดพฤติกรรมของก๊าซโดยใช้สมการข้างต้น
แก๊สแท้คืออะไร
เมื่อสมมติฐานข้อใดข้อหนึ่งหรือทั้งสองข้อข้างต้นไม่ถูกต้อง ก๊าซนั้นเรียกว่าก๊าซจริง เราพบก๊าซจริงในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ ก๊าซจริงแตกต่างจากสภาวะในอุดมคติที่ความดันสูงมาก เนื่องจากเมื่อใช้แรงดันสูงมาก ปริมาตรที่เติมก๊าซจะเล็กลงมากเมื่อเปรียบเทียบกับพื้นที่เราไม่สามารถละเลยขนาดของโมเลกุลได้ นอกจากนี้ ก๊าซในอุดมคติยังเข้าสู่สถานะจริงที่อุณหภูมิต่ำมาก ที่อุณหภูมิต่ำ พลังงานจลน์ของโมเลกุลก๊าซจะต่ำมาก ดังนั้นพวกเขาจึงเคลื่อนไหวอย่างช้าๆ ด้วยเหตุนี้จะมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลระหว่างโมเลกุลของแก๊สซึ่งเราไม่สามารถละเลยได้ สำหรับก๊าซจริง เราไม่สามารถใช้สมการก๊าซในอุดมคติข้างต้นได้ เนื่องจากพวกมันมีพฤติกรรมต่างกัน มีสมการที่ซับซ้อนกว่าสำหรับการคำนวณก๊าซจริง
ก๊าซในอุดมคติและก๊าซจริงต่างกันอย่างไร
• ก๊าซในอุดมคติไม่มีแรงระหว่างโมเลกุลและโมเลกุลของก๊าซที่ถือว่าเป็นอนุภาคจุด ในทางตรงกันข้าม โมเลกุลของก๊าซจริงมีขนาดและปริมาตร ยิ่งกว่านั้นพวกมันยังมีแรงระหว่างโมเลกุล
• ก๊าซในอุดมคติไม่มีอยู่จริง แต่ก๊าซมีพฤติกรรมในลักษณะนี้ที่อุณหภูมิและความดันบางอย่าง
• ก๊าซมีแนวโน้มที่จะทำตัวเป็นก๊าซจริงในความกดดันสูงและอุณหภูมิต่ำ ก๊าซจริงมีลักษณะเป็นก๊าซในอุดมคติที่ความดันต่ำและอุณหภูมิสูง
• ก๊าซในอุดมคติสามารถสัมพันธ์กับสมการ PV=nRT=NkT ในขณะที่ก๊าซจริงไม่สามารถทำได้ ในการหาก๊าซจริง มีสมการที่ซับซ้อนกว่านี้มาก