Gaze reale: abatere de la idealitate

Termenul „gaze reale“ între chimiști și fizicieni gaze de astfel de proprietăți care depinde direct de interacțiunile lor intermoleculare. Deși orice director de specialitate poate fi citit ca un mol de substanțe în condiții normale și starea de echilibru ocupă un volum de aproximativ 22.41108 litri. Această afirmație este adevărată numai pentru așa-numitele gaze „ideale“ pentru care, conform ecuației Clapeyron, nu forța de atracție reciprocă și repulsie a moleculelor, iar volumul ocupat de acesta din urmă în calitate este neglijabilă.

Desigur, aceste substanțe nu există, astfel încât toate aceste argumente și calcule sunt orientarea pur teoretice. Dar gazele reale, care sunt într-o oarecare măsură, se abat de la legile ideale sunt foarte frecvente. Între moleculele acestor substanțe sunt întotdeauna prezente forța de atracție reciprocă, ceea ce înseamnă că volumul lor este ușor diferit de modelul perfect dedus. Mai mult decât atât, toate gazele reale au diferite grade de abatere de la idealitate.

Dar aici trasat tendință foarte clar: mai mare punct de fierbere substanței aproape de zero grade Celsius, mai mult compusul va varia de la modelul ideal. Ecuația de stare a gazelor reale deținute de către fizicianul olandez Johannes Diederik van der Waals, au fost retrase în 1873. În această formulă, care are forma (p + n ² a / V ²⁾ (V - nn) = nRT , administrat două modificări substanțiale în comparație cu ecuația Clapeyron (pV = nRT), determinată experimental. Prima ia în considerare forțele de interacțiune moleculare, care afectează nu numai tipul de gaz, dar, de asemenea, volumul său, densitatea și presiunea. A doua corecția este determinată de greutatea moleculară a substanței.

Cele mai importante ajustări de rol obține date la un gaz cu presiune ridicată. De exemplu, pentru azot, la 80 de atmosfere exponent. Calculele vor fi diferit de idealul cu aproximativ cinci procente, in timp ce presiunea crește cu o diferență de patru atmosfere a atins deja o sută la sută. Rezultă că legile modelul ideal de gaz sunt aproximative. Derogarea de la ei este atât cantitativ și calitativ. Prima se manifestă în faptul că Clapeyron este valabil pentru toate gazoasa reale foarte aproximativ. Retreat este calitativă mult mai profundă.

Gazele reale pot fi bine transformate în lichide și solide stare de agregare, care ar fi imposibil în adeziunea lor strict la ecuația Clapeyron. forțe intermoleculare care acționează asupra unor astfel de materiale conduc la formarea diferiților compuși chimici. Acest lucru din nou, nu poate fi în sistemul teoretic gaz ideal. Comunicările astfel formate numite chimice sau de valență. În cazul în care reală este ionizat gazul, acestea încep să apară Coulomb atracție forțe care determină comportamentul, de exemplu, o plasmă, care este o cvasi - speciilor ionice neutre. Acest lucru este valabil mai ales în lumina faptului că fizica plasmei astăzi este o vastă în curs de dezvoltare rapidă disciplină, științifică, care are o cerere extrem de largă în astrofizică, teoria semnalelor undelor radio și problema nucleară controlate reacții de fuziune.

legaturile chimice din gazele reale prin natura lor, nu diferă de forțele moleculare. Cei care și alte redus în mare măsură la interacțiunea electrică dintre taxele atomice, toate acestea sunt construite structura atomică și moleculară a substanței. Cu toate acestea, o înțelegere completă a forțelor moleculare și chimice a fost posibilă doar cu apariția mecanicii cuantice.

Trebuie să recunoaștem că nu orice stare a materiei, care este compatibil cu ecuația de fizician olandez, poate fi pus în aplicare în practică. Acest lucru necesită, de asemenea, un factor de stabilitate termodinamică. Unul dintre astfel de agenți de stabilitate condiții importante este că, în ecuația presiunii izoterm trebuie să fie respectate cu strictețe o tendință de reducere totală a corpului. Cu alte cuvinte, cu valori crescătoare ale V, toate izotermele unui gaz real, ar trebui să scadă în mod constant. În același timp, se observă pe izoterm diagramă Van der Waals sub nivelul temperaturii critice a porțiunilor în creștere. Punctele din aceste zone corespund stării instabile a substanței, care, în practică, nu se poate realiza.