Ideální plyn vs skutečný plyn
Plyn je jedním ze stavů, ve kterých existuje hmota. Má protichůdné vlastnosti od pevných látek a kapalin. Plyny nemají řád a zabírají jakýkoli daný prostor. Jejich chování je značně ovlivněno proměnnými, jako je teplota, tlak atd.
Co je ideální plyn?
Ideální plyn je teoretický koncept, který používáme pro naše studijní účely. Aby byl plyn ideální, měl by mít následující vlastnosti. Pokud jeden z nich chybí, plyn není považován za ideální plyn.
• Mezimolekulární síly mezi molekulami plynu jsou zanedbatelné.
• Molekuly plynu jsou považovány za bodové částice. Proto v porovnání s prostorem, kde molekuly plynu zabírají, jsou objemy molekul zanedbatelné.
Normálně molekuly plynu vyplňují jakýkoli daný prostor. Proto, když je velký prostor obsazen vzduchem, samotná molekula plynu je ve srovnání s prostorem velmi malá. Proto je do určité míry správné předpokládat molekuly plynu jako bodové částice. Existují však molekuly plynu se značným objemem. Ignorování svazku vede v těchto případech k chybám. Podle prvního předpokladu musíme uvažovat, že mezi molekulami plynu neexistuje žádná mezimolekulární interakce. Ve skutečnosti však mezi nimi existují přinejmenším slabé interakce. Ale molekuly plynu se pohybují rychle a náhodně. Nemají proto dostatek času na mezimolekulární interakce s jinými molekulami. Proto, když se podíváme z tohoto úhlu, je do jisté míry platné přijmout také první předpoklad. I když říkáme, že ideální plyny jsou teoretické, nemůžeme říci, že je to 100% pravda. Existují případy, kdy plyny působí jako ideální plyny. Ideální plyn je charakterizován třemi proměnnými, tlakem, objemem a teplotou. Následující rovnice definuje ideální plyny.
PV=nRT=NkT
P=absolutní tlak
V=objem
n=počet molů
N=počet molekul
R=univerzální plynová konstanta
T=absolutní teplota
K=Boltzmannova konstanta
Přestože existují omezení, určujeme chování plynů pomocí výše uvedené rovnice.
Co je skutečný plyn?
Pokud je jeden ze dvou nebo obou výše uvedených předpokladů neplatný, plyny jsou známé jako skutečné plyny. S reálnými plyny se skutečně setkáváme v přírodním prostředí. Skutečný plyn se liší od ideálního stavu při velmi vysokých tlacích. Je to proto, že když je aplikován velmi vysoký tlak, objem, kde je plyn naplněn, se velmi zmenšuje. Ve srovnání s prostorem pak nemůžeme ignorovat velikost molekuly. Ideální plyny se navíc dostávají do reálného stavu při velmi nízkých teplotách. Při nízkých teplotách je kinetická energie molekul plynu velmi nízká. Proto se pohybují pomalu. Z tohoto důvodu bude mezi molekulami plynu docházet k intermolekulární interakci, kterou nemůžeme ignorovat. Pro skutečné plyny nemůžeme použít výše uvedenou rovnici ideálního plynu, protože se chovají jinak. Pro výpočty skutečných plynů existují složitější rovnice.
Jaký je rozdíl mezi ideálními a skutečnými plyny?
• Ideální plyny nemají mezimolekulární síly a molekuly plynu se považují za bodové částice. Naproti tomu molekuly skutečného plynu mají velikost a objem. Dále mají mezimolekulární síly.
• Ideální plyny nelze ve skutečnosti najít. Ale plyny se chovají tímto způsobem při určitých teplotách a tlacích.
• Plyny mají tendenci se při vysokých tlacích a nízkých teplotách chovat jako skutečné plyny. Skutečné plyny se chovají jako ideální plyny při nízkých tlacích a vysokých teplotách.
• Ideální plyny mohou být vztaženy k rovnici PV=nRT=NkT, zatímco skutečné plyny nikoli. Pro určení skutečných plynů existují mnohem složitější rovnice.
