Real Gase: Ofwécklung vun der Idealitéit

De Begrëff "reale Gase" ënner Chemiker a Physiker gëtt normalerweis sou Gase genannt, déi hir Proportiounen am meeschten direkt duerch hir intermolekulare Interaktioun hänken. Obwuel an all spezialiséierter Referenzbibliothek et gelies ginn, datt ee Mol vun dësen Substanzen ënner normale Bedingungen a Steadystéck e Volume vu ca. 22.41108 Liter besetzt. Eng ähnlech Behaaptung gëllt nëmme fir sog. "Ideal" Gase, fir déi, laut der Clapeyron-Gleichung, d'Kräfte vun der Opfaassung an der Ofkierzung vun den Molekülen net wirken, an de Volume vun deem letzebuerger ass vernollech kleng.

Natierlech sinn esou esou Substanzen an der Natur existéiert, also all dës Argumenter a Berechnungen hunn eng rein theoretesch Orientéierung. Awer echte Gase, déi zu engem gewëssen Grad vun den Gesetzer vun der Idealitéit ofhängeg sinn, gi vläicht vill. Zwëschen de Molekülle vun esou Substanzen besteet et ëmmer Kräfte vun der Opfaassung, aus där et sech ergëtt, datt hiren Volumen e bësse vu de ofgeleete perfekte Modell diffréiert. An all echte Gasen hunn ënnerschiddlech Graden vun der Ofwécklung vun der Idealitéit.

Mee hei verdanken et ganz kloer Tendenz: déi héich kache Punkt Substanz no bei null Grad centigrade, déi méi de Massa gëtt aus dem ideal Modell variéieren. D'Zesummesetzung vum Zoustand vum realen Gas, deen vum hollännesche Physiker Johannes Diederik van der Waals gehéiert, gouf vun him ofgeholl 1873. Dës Formule, déi d'Form huet (P + N ² engem / V ²⁾ (V - NB) = nRT , zwee ganz substantiel Ennerung am Verglach mat Clapeyron Equatioun (PV = nRT) verwalt, experimentally alles. Déi éischt vun hinnen berücksichtigt d'Kräfte vun der molekularer Wechselwirkung, beaflosst net nëmmen duerch d'Zuel vu Gas, mee och duerch säin Volume, d'Dicht an den Drock. Déi zweet Korrektur ass vun sech de molekulare Gewiicht vun der Substanz.

Déi bedeitendst Roll besteet dës Anpassung bei de Gasdrepressen. Zum Beispill, fir Stickstoff mat enger Rate vu 80 Atm. D'Berechnungen schwätzen vun der Idealitéit vu fënnef Prozent, an duerch d'Erhéijung vum Drock op d'véierhonnert Atmosphär gëtt den Ënnerscheed zu honnert Prozent. Et gëllt datt d'Gesetzer vun engem idealen Gasmodell ganz ongefälscht sinn. D'Ofwécklung vun hinnen ass quantitativer a qualitativer. Déi éischt gëtt virgestallt datt d'Clapeyron-Gleichung zefridden ass fir all richteg gasfërmeg Substanzen ganz ongeféier. Retretë vun enger qualitativer Natur sinn vill méi déif.

Real Gasen och vläicht an flësseg a staark transforméiert ginn Staat Usammlung, déi an hirer strikt onvergläichleche dem Clapeyron Equatioun onméiglech ginn hätt. Intermolecular Kräfte déi sou Stoffer behandelen, féieren zur Bildung vu verschidden chemeschen Substanzen. Dëst ass net ëmmer an der theoretescher idealer Gassystem. D'Obligatiounen déi gebildt ginn, ginn als chemesch Obligatioun oder Valenzbindungen genannt. Am Fall wou déi richteg Gas Moossinstrumenter ass, androen fänken Coulomb Attraktioun Kräften ze gesinn, datt d'Behuele vun, e.g. bestëmmen, engem Plasma, déi e quasi neutral ionic Arten ass. Dëst ass virun allem wouer am Liicht vun der Tatsaach, datt de Plasma Physik haut ass e groussen, séier Entwécklungslänner wëssenschaftleche Nawell, déi eng extrem grouss Demande an ervirbruecht huet, der Theorie vum Radio Schwéngung Signaler, an de Problem vun kontrolléiert nuklear Fusioun Reaktioune.

Chemesch Obligatiounen an realen Gasen duerch hir Natur praktesch net ënnerscheeden vu molekulare Kräften. Béid vun hinnen, duerch a grouss, erwierken d'elektresch Interaktioun tëscht elementar Ladungen, vun deenen d'ganz atomesch a molekulare Struktur vun der Matière gebaut ass. Mä eng komplett Versteesdemech vun der molekulare a chemesche Kräften war méiglech nëmme mat der Entstoe vun Quantemechanik.

Et ass ugeholl datt net all Staat mat der Gleichung vum hollännesche Physiker kompatibel ass an der Praxis realiséiert ginn. Dëst ass och e thermodynamesche Stabilitéitsfaktor. Ee vun de wichtegsten Konditioune fir esou Stabilitéit vun der Substanz ass datt d'isotherme Präissgleichung sech streng mat der Tendenz unzehalen, d'Gesamtvolumen vum Volume ze reduzéieren. An anere Wierder, wéi de Wäert vun V erhéisst, mussen all d'Isothermen vum realen Gas stänneg gespaart ginn. Mëttlerweil sinn op d'isothermen Diagrammen vun der Van der Waals ënnert der kritescher Temperaturmark, d'Opstännegkeete observéiert. D'Punkte déi an dësen Zonen léisen, entsprechen dem onbestännegen Zoustand vun der Substanz, déi an der Praxis net realiséiert ginn.