Regte gasse: afwyking van idealiteit

Regte gasse: afwyking van idealiteit
Regte gasse: afwyking van idealiteit
Anonim

Die term "regte gasse" onder chemici en fisici word gebruik om sulke gasse te noem, waarvan die eienskappe mees direk afhang van hul intermolekulêre interaksie. Alhoewel 'n mens in enige gespesialiseerde naslaanboek kan lees dat een mol van hierdie stowwe onder normale toestande en bestendige toestand 'n volume van ongeveer 22,41108 liter beslaan. So 'n stelling is slegs waar vir die sogenaamde "ideale" gasse, waarvoor, in ooreenstemming met die Clapeyron-vergelyking, die kragte van wedersydse aantrekking en afstoting van molekules nie inwerk nie, en die volume wat deur laasgenoemde beset is 'n onbeduidende waarde.

regte gasse
regte gasse

Natuurlik bestaan sulke stowwe nie in die natuur nie, so al hierdie argumente en berekeninge is suiwer teoreties. Maar werklike gasse, wat in een of ander mate van die wette van idealiteit afwyk, word heeltyd gevind. Tussen die molekules van sulke stowwe is daar altyd kragte van wedersydse aantrekking, wat impliseer dat hul volume ietwat verskil vanafgeleide perfekte model. Boonop het alle werklike gasse verskillende grade van afwyking van idealiteit.

Maar hier is 'n baie duidelike neiging: hoe meer die kookpunt van 'n stof naby aan nul grade Celsius is, hoe meer sal hierdie verbinding van die ideale model verskil. Die staatsvergelyking vir 'n regte gas, wat deur die Nederlandse fisikus Johannes Diederik van der Waals besit word, is in 1873 deur hom afgelei. Hierdie formule, wat die vorm het (p + n2a/V2) (V – nb)=nRT, is vergelyk met die Clapeyron-vergelyking (pV=nRT), eksperimenteel bepaal. Die eerste hiervan neem die kragte van molekulêre interaksie in ag, wat nie net deur die tipe gas beïnvloed word nie, maar ook deur die volume, digtheid en druk daarvan. Die tweede wysiging bepaal die molekulêre gewig van 'n stof.

Toestandsvergelyking van werklike gas
Toestandsvergelyking van werklike gas

Hierdie aanpassings kry die belangrikste rol by hoë gasdruk. Byvoorbeeld, vir stikstof by 'n aanwyser van 80 atm. berekeninge sal met ongeveer vyf persent van ideaal verskil, en met 'n toename in druk tot vierhonderd atmosfeer sal die verskil reeds honderd persent bereik. Dit volg dat die wette van 'n ideale gasmodel baie benaderd is. Die afwyking daarvan is beide kwantitatief en kwalitatief. Die eerste word gemanifesteer in die feit dat die Clapeyron-vergelyking vir alle werklike gasvormige stowwe baie ongeveer waargeneem word. Kwalitatiewe afwykings is baie dieper.

Regte gasse kan moontlik omgeskakel word enin 'n vloeistof, en in 'n vaste toestand van aggregasie, wat onmoontlik sou wees as hulle die Clapeyron-vergelyking streng volg. Intermolekulêre kragte wat op sulke stowwe inwerk, lei tot die vorming van verskeie chemiese verbindings. Weereens, dit is nie moontlik in 'n teoretiese ideale gasstelsel nie. Die bindings wat op hierdie manier gevorm word, word chemiese of valensbindings genoem. In die geval wanneer 'n werklike gas geïoniseer word, begin die Coulomb-aantrekkingskragte daarin verskyn, wat byvoorbeeld die gedrag van 'n plasma, wat 'n kwasi-neutrale geïoniseerde stof is, bepaal. Dit is veral relevant in die lig van die feit dat plasmafisika vandag 'n groot, vinnig ontwikkelende wetenskaplike dissipline is, wat 'n uiters wye toepassing in astrofisika het, die teorie van radiogolfseinvoortplanting en die probleem van beheerde kern- en termonukleêre reaksies.

Regte gas-isoterme
Regte gas-isoterme

Chemiese bindings in werklike gasse verskil deur hul aard feitlik nie van molekulêre kragte nie. Beide dié en ander word oor die algemeen gereduseer tot die elektriese interaksie tussen elementêre ladings, waaruit die hele atoom- en molekulêre struktuur van materie gebou is. 'n Volle begrip van molekulêre en chemiese kragte het egter eers moontlik geword met die koms van kwantummeganika.

Dit is die moeite werd om te erken dat nie elke toestand van materie wat versoenbaar is met die vergelyking van die Nederlandse fisikus in die praktyk geïmplementeer kan word nie. Dit vereis ook die faktor van hul termodinamiese stabiliteit. Een van die belangrike voorwaardes vir sulke stabiliteit van 'n stof is dat inIn die isotermiese drukvergelyking moet 'n neiging tot 'n afname in die totale volume van die liggaam streng waargeneem word. Met ander woorde, soos die waarde van V toeneem, moet alle isoterme van die werklike gas bestendig daal. Intussen word stygende gedeeltes onder die kritieke temperatuurmerk op die van der Waals isotermiese persele waargeneem. Punte wat in sulke sones lê stem ooreen met 'n onstabiele toestand van materie, wat nie in die praktyk gerealiseer kan word nie.

Aanbeveel: