متى يسلك الغاز الحقيقي سلوك الغاز المثالي

كلما صغرت جسيمات الغاز كان سلوكها أقرب لسلوك الغاز المثالي

تنحرف الغازات الحقيقية عن قانون الغاز المثالي بسبب الحجم المحدود الذي تشغله جزيئات الغاز الفردية ، يشيع استخدام قانون الغاز المثالي لنمذجة سلوك تفاعلات الطور الغازي ، من المفترض أن تتكون الغازات المثالية من كتل نقطية تقتصر تفاعلاتها على التصادمات المرنة تمامًا ، بمعنى آخر، يعتبر حجم جزيئات الغاز ضئيلًا مقارنة بالحجم الإجمالي للحاوية .[1]

تعريف الغاز المثالي

يعرف الغاز المثالي بأنه غاز يخضع لقوانين الغاز في جميع ظروف الضغط ودرجة الحرارة ، الغازات المثالية لها سرعة وكتلة ، ليس لديهم حجم عند المقارنة بالحجم الإجمالي للغاز ، فإن الحجم الذي يشغله الغاز لا يكاد يذكر، لا يتكثف ولا يحتوي على نقطة ثلاثية  .

• في الغاز المثالي ، تتحرك جزيئات الغاز بحرية في جميع الاتجاهات ، ويعتبر الاصطدام بينها مرنًا تمامًا ، مما يعني عدم فقدان الطاقة الحركية بسبب الاصطدام .
• على الرغم من عدم وجود غاز مثالي، فإن كل الغاز الحقيقي يميل إلى الاقتراب من تلك الخاصية عندما تنخفض الكثافة بدرجة كافية ، هذا ممكن لأن جزيئات الغاز بعيدة عن بعضها البعض لدرجة أنها لا تتفاعل مع بعضها البعض ، وبالتالي فإن مفهوم الغاز المثالي يساعدنا في دراسة الغازات الحقيقية ، ويمكنك رؤية هذا من خلال مشاهدة
  
  
  تطبيقات على قانون الغاز المثالي
  
  
  .[2]

تعريف الغاز الحقيقي

يعرف الغاز الحقيقي بأنه غاز لا يخضع لقوانين الغاز في جميع ظروف الضغط ودرجة الحرارة القياسية ، عندما يصبح الغاز ضخمًا وضخمًا ، فإنه ينحرف عن سلوكه المثالي، الغازات الحقيقية لها سرعة وحجم وكتلة ، عندما يتم تبريدها إلى درجة الغليان، فإنها تسيل ، عند المقارنة بالحجم الإجمالي للغاز ، فإن الحجم الذي يشغله الغاز لا يكاد يذكر ، ويعتبر هذا من أساسيات


الفرق بين خصائص الغاز الحقيقي والغاز المثالي


. [2]

متى يسلك الغاز الحقيقي سلوك الغاز المثالي

• لا يوجد غاز حقيقي يظهر سلوكًا مثاليًا للغاز ، على الرغم من أن العديد من الغازات الحقيقية تقربه عبر مجموعة من الظروف ، يمكن رؤية الانحرافات عن سلوك الغاز المثالي في قطع PV / nRT مقابل P عند درجة حرارة معينة للحصول على غاز مثالي، PV / nRT مقابل P = 1 تحت جميع الظروف .
• عند الضغط العالي، تُظهر معظم الغازات الحقيقية قيم PV / nRT أكبر مما يتوقعه قانون الغاز المثالي، بينما عند الضغط المنخفض ، تظهر معظم الغازات الحقيقية PV / nRT قيم قريبة من تلك التي تنبأ بها قانون الغاز المثالي، تقترب الغازات من السلوك المثالي للغاز في درجات الحرارة العالية والضغوط المنخفضة .
• يمكن وصف الانحرافات عن سلوك
  
  
  قوانين الغاز
  
  
  المثالية بواسطة معادلة فان دير فال ، والتي تتضمن ثوابت تجريبية لتصحيح الحجم الفعلي للجزيئات الغازية ، وتحديد انخفاض الضغط بسبب قوى الجذب بين الجزيئات، إذا انخفضت درجة حرارة الغاز بشكل كاف ، يحدث التسييل ، حيث يتكثف الغاز في صورة سائلة ، الغازات المسالة لها العديد من التطبيقات التجارية ، بما في ذلك نقل كميات كبيرة من الغازات بأحجام صغيرة واستخدامات السوائل شديدة البرودة .[3]

ما هي معادلة الغاز المثالية

• في الديناميكا الحرارية، قانون الغاز المثالي هو تقريب محدد جيدًا لسلوك العديد من الغازات في ظل ظروف متنوعة ، معادلة الغاز المثالية هي مزيج من القوانين التجريبية ، مثل قانون شارل ، وقانون بويل ، وقانون جاي لوساك ، وقانون أفوجادرو .
• معادلة الغاز المثالية هي المعادلة التي تحدد حالات الغازات الافتراضية معبرًا عنها رياضيًا من خلال توليفات من الثوابت التجريبية والفيزيائية ، وتسمى أيضًا معادلة الغاز العامة ، يمكن تعريفه على أنه،  قانون الغاز المثالي هو معادلة حالة الغاز المثالي الافتراضي ، إنه تقدير تقريبي جيد لسلوك العديد من الغازات في ظل العديد من الظروف ، على الرغم من وجود العديد من القيود. [4]

متى ينحرف الغاز الحقيقي عن السلوك المثالي

جميع الغازات تنحرف عن السلوك المثالي لأن جميعها غازات حقيقية موجودة في الواقع تتعرض لعوامل الطبيعة ، بينما الغاز المثالي غاز افتراضي نظري غير موجود في الواقع والظروف التي يتعرض لها تكون ظروف مثالية ، وكل غاز له خصائص تميزه ، وتختلف التفاعلات التي يظهرها تحت كميات الضغط والحرارة المختلفة ، ووفقا لسلوك الغاز المثالي، لا تأخذ جزيئات الغاز المثالي مساحة، ولا يوجد لها جاذبية جزيئية ، بينما يختلف الغاز الحقيقي تماما عن هذا ، حيث تظهر بعض الغازات الحقيقية سلوكا مثاليا فقط عند ضغط منخفض وحرارة مرتفعة ، أما في الحالات أخرى التي تكون فيها الغازات خاملة تنحرف عن موضعها وقد تتحول بعضها للحالة السائلة . [4]

ما هي الانحرافات المحتملة عن السلوك المثالي

يوجد الكثير من الانحرافات المختلفة عن الضغط المثالي عند اختلاف درجات الحرارة والضغط فمثلا :

• عند ارتفاع الضغط ، يكون الانحراف كبير جدا ويتناقص حجم الغاز كثيرا مقارنة بحجم حاويته ، وتكون قوى التجاذب بين الجزيئات أقوى .
• تحت الضغط المنخفض يكون الانحراف أكثر ، يزداد الانحراف وتختفي جميع علامات مثالية الغاز .
• وعند ارتفاع درجة الحرارة ، يقل انحراف سلوك الغاز عن الغاز المثالي ، وتستخدم قوانين الغازات المثالية للتنبؤ بسلوك الغازات دون أخطاء .
• وعند انخفاض درجة الحرارة تزداد درجة الانحراف ، وعند وصول الانحراف لأقصى درجة يتحول الغاز لسائل .[5]

اي الغازات تنحرف أكثر عن سلوك الغاز المثالي

كما نعلم أن قوانين الغاز توضح أن الغازات المثالية ليس لها أحجام أبدا ، ويحتوي الغاز على أكبر حجم للعنصر ، لذلك يفترض أن هذا(xe( هو الغاز الذي سينحرف أكثر عند وضعه تحت ضغط عال ، ودرجة حرارة منخفضة . [5]

مثال على ضغط الغاز

• يسمى T B درجة حرارة Boyle ، وهو الميل الأولي عند T B صفر ، في T B، خط Z مقابل P للماس للغاز الحقيقي عندما يقترب الضغط من الصفر ولكن الأخير يرتفع فوق الخط المثالي فقط ببطء شديد ، لذلك ، عند T B يتصرف الغاز الحقيقي بشكل مثالي على نطاق واسع من الضغط ، لأن تأثير حجم الجزيء الغازي والقوى بين الجزيئات متوازنة تقريبًا مع بعضها البعض ومن ثم ، فإن درجة حرارة بويل للهيدروجين وجزيئات الهيليوم هي -156 درجة ، -249 درجة مئوية على التوالي .
• بالنسبة للهيدروجين والهيليوم، تخفض T B درجة حرارة 0 درجة مئوية ، لذا قيم Z أكبر من الوحدة. بالنسبة للنيتروجين ، الهيدروكربون مثل الميثان ، وغاز الأمونيا T B أكبر مقارنة بـ 0 درجة مئوية ، وبالتالي فإن قيم Z أقل من الوحدة في منطقة الضغط المنخفض .[5]