Реальный газ
Реальный газ — это газ, в котором нельзя полностью пренебречь размерами молекул и силами их взаимодействия. В обычных условиях многие газы близки к идеальному, но при высоком давлении или низкой температуре их свойства заметно отличаются.
Чем реальный газ отличается от идеального
В модели идеального газа молекулы считают материальными точками, а их столкновения — единственным существенным взаимодействием. У реального газа молекулы занимают часть объёма сосуда и притягиваются или отталкиваются на малых расстояниях. Поэтому давление и объём зависят не только от температуры и количества вещества.
При достаточно большом расстоянии между молекулами силы притяжения почти не влияют на состояние газа. При сжатии расстояния уменьшаются: собственный объём молекул становится существенным, а при очень сильном сжатии проявляется отталкивание.
Уравнение состояния
Для описания отклонений от идеального газа используют уравнение Ван-дер-Ваальса. Для одного моля вещества оно имеет вид:
Здесь \(V_m\) — молярный объём, \(a\) учитывает притяжение молекул, а \(b\) — объём, занятый самими молекулами. Поправка \(a\) увеличивает давление в скобках, компенсируя его уменьшение из-за притяжения; поправка \(b\) уменьшает доступный для движения объём.
Углекислый газ в баллоне находится под большим давлением. Молекулы расположены близко, поэтому их собственным объёмом и притяжением уже нельзя пренебрегать: газ проявляет свойства реального газа, а расчёт по модели идеального газа даёт заметную погрешность.
Реальный газ — не отдельное агрегатное состояние и не обязательно газ, который уже стал жидкостью. Это уточнение модели газа: учитываются размеры молекул и силы между ними. При определённых температуре и давлении реальный газ может конденсироваться в жидкость.
В каком случае отклонение реального газа от идеального обычно наиболее заметно?
Главное
- Реальный газ учитывает собственный объём молекул и силы межмолекулярного взаимодействия.
- Отклонения от идеальной модели особенно заметны при высоком давлении и низкой температуре.
- Для количественного описания используют уравнение Ван-дер-Ваальса.