Ideálny plyn vs skutočný plyn
Plyn je jedným zo stavov, v ktorých existuje hmota. Má protichodné vlastnosti od pevných látok a kvapalín. Plyny nemajú poriadok a zaberajú akýkoľvek daný priestor. Ich správanie je výrazne ovplyvnené premennými, ako sú teplota, tlak atď.
Čo je ideálny plyn?
Ideálny plyn je teoretický koncept, ktorý používame na naše študijné účely. Aby bol plyn ideálny, mal by mať nasledujúce vlastnosti. Ak jeden z nich chýba, plyn sa nepovažuje za ideálny plyn.
• Medzimolekulárne sily medzi molekulami plynu sú zanedbateľné.
• Molekuly plynu sa považujú za bodové častice. Preto v porovnaní s priestorom, kde sa nachádzajú molekuly plynu, sú objemy molekúl zanedbateľné.
Normálne molekuly plynu vyplnia akýkoľvek daný priestor. Preto, keď je veľký priestor obsadený vzduchom, samotná molekula plynu je v porovnaní s priestorom veľmi malá. Preto predpokladať molekuly plynu ako bodové častice je do určitej miery správne. Existujú však molekuly plynu so značným objemom. Ignorovanie zväzku vedie v týchto prípadoch k chybám. Podľa prvého predpokladu musíme uvažovať, že medzi molekulami plynu neexistuje žiadna intermolekulárna interakcia. V skutočnosti však medzi nimi existujú aspoň slabé interakcie. Ale molekuly plynu sa pohybujú rýchlo a náhodne. Preto nemajú dostatok času na uskutočnenie intermolekulárnych interakcií s inými molekulami. Preto pri pohľade z tohto uhla je do istej miery platné akceptovať aj prvý predpoklad. Aj keď hovoríme, že ideálne plyny sú teoretické, nemôžeme povedať, že je to 100% pravda. Existujú prípady, keď plyny pôsobia ako ideálne plyny. Ideálny plyn je charakterizovaný tromi premennými, tlakom, objemom a teplotou. Nasledujúca rovnica definuje ideálne plyny.
PV=nRT=NkT
P=absolútny tlak
V=objem
n=počet mólov
N=počet molekúl
R=univerzálna plynová konštanta
T=absolútna teplota
K=Boltzmannova konštanta
Hoci existujú obmedzenia, správanie plynov určujeme pomocou vyššie uvedenej rovnice.
Čo je skutočný plyn?
Keď je jeden z dvoch alebo oboch vyššie uvedených predpokladov neplatný, plyny sú známe ako skutočné plyny. S reálnymi plynmi sa skutočne stretávame v prírodnom prostredí. Skutočný plyn sa líši od ideálneho stavu pri veľmi vysokých tlakoch. Je to preto, že pri použití veľmi vysokého tlaku sa objem, do ktorého sa plyn plní, veľmi zmenšuje. Potom v porovnaní s priestorom nemôžeme ignorovať veľkosť molekuly. Ideálne plyny sa navyše dostávajú do reálneho stavu pri veľmi nízkych teplotách. Pri nízkych teplotách je kinetická energia molekúl plynu veľmi nízka. Preto sa pohybujú pomaly. Z tohto dôvodu bude medzi molekulami plynu existovať intermolekulárna interakcia, ktorú nemôžeme ignorovať. Pre skutočné plyny nemôžeme použiť vyššie uvedenú rovnicu ideálneho plynu, pretože sa správajú inak. Na výpočty skutočných plynov existujú zložitejšie rovnice.
Aký je rozdiel medzi ideálnym a skutočným plynom?
• Ideálne plyny nemajú medzimolekulové sily a molekuly plynu sa považujú za bodové častice. Naproti tomu skutočné molekuly plynu majú veľkosť a objem. Ďalej majú medzimolekulové sily.
• Ideálne plyny sa v skutočnosti nedajú nájsť. Ale plyny sa správajú týmto spôsobom pri určitých teplotách a tlakoch.
• Plyny majú tendenciu správať sa ako skutočné plyny pri vysokých tlakoch a nízkych teplotách. Skutočné plyny sa správajú ako ideálne plyny pri nízkych tlakoch a vysokých teplotách.
• Ideálne plyny môžu byť spojené s rovnicou PV=nRT=NkT, zatiaľ čo skutočné plyny nie. Na určenie skutočných plynov existujú oveľa komplikovanejšie rovnice.
