Ρεάλ αέρια: απόκλιση από την ιδανική κατάσταση

Ο όρος «πραγματική αέρια» μεταξύ χημικοί και οι φυσικοί που ονομάζεται αέρια τέτοιες ιδιότητες που εξαρτάται άμεσα από διαμοριακές αλληλεπιδράσεις τους. Παρόλο που οποιοσδήποτε εξειδικευμένες καταλόγου μπορεί να διαβάσει ότι ένα γραμμομόριο από τις ουσίες υπό κανονικές συνθήκες και η σταθερή κατάσταση καταλαμβάνει ένα όγκο περίπου 22.41108 λίτρων. Αυτή η δήλωση είναι αληθής μόνο για τη λεγόμενη «ιδανικό» αέρια για τα οποία, σύμφωνα με την εξίσωση Clapeyron, δεν ενεργούν δύναμη της αμοιβαίας έλξης και απώθησης των μορίων, και ο όγκος που καταλαμβάνεται από το τελευταίο είναι αμελητέα μικρή.

Φυσικά, οι ουσίες αυτές δεν υπάρχουν, έτσι ώστε όλα αυτά τα επιχειρήματα και οι υπολογισμοί είναι καθαρά θεωρητικό προσανατολισμό. Αλλά οι πραγματικά αέρια, τα οποία είναι σε κάποιο βαθμό αποκλίνουν από τις ιδανικές νόμοι είναι πολύ συχνές. Μεταξύ των μορίων των ουσιών αυτών είναι πάντα παρούσα δύναμη της αμοιβαίας έλξης, πράγμα που σημαίνει ότι ο όγκος τους είναι ελαφρώς διαφορετική από την συνάγεται τέλειο μοντέλο. Επιπλέον, όλα τα πραγματικά αέρια έχουν ποικίλους βαθμούς απόκλισης από την ιδανική κατάσταση.

Αλλά εδώ ανιχνευθούν απολύτως σαφής τάση: το υψηλότερο σημείο βρασμού ουσία κοντά στο μηδέν βαθμούς Κελσίου, τόσο περισσότερο η ένωση θα κυμαίνεται από το ιδανικό μοντέλο. Η εξίσωση της κρατικής ακίνητης αερίων που ανήκουν στους Ολλανδός φυσικός Johannes Diederik δυνάμεις van der Waals, που αποσύρθηκαν το 1873. Σε αυτόν τον τύπο, η οποία έχει τη μορφή (ρ + n ² a / V ²⁾ (V - nb) = nRT , χορηγούμενη δύο πολύ σημαντικών τροποποιήσεων σε σύγκριση με Clapeyron εξίσωση (pV = NRT), που προσδιορίζεται πειραματικά. Η πρώτη λαμβάνει υπόψη τις δυνάμεις της μοριακής αλληλεπίδρασης, η οποία επηρεάζει όχι μόνο τον τύπο του αερίου, αλλά επίσης τον όγκο, την πυκνότητα και την πίεση του. Η δεύτερη διόρθωση καθορίζεται από το μοριακό βάρος της ουσίας.

Οι πιο σημαντικές προσαρμογές ρόλο απόκτηση δεδομένων σε υψηλή πίεση αερίου. Για παράδειγμα, για το άζωτο σε 80 ατμόσφαιρες εκθέτη. υπολογισμοί θα είναι διαφορετική από την ιδανική κατά περίπου πέντε τοις εκατό, ενώ η πίεση αυξάνεται σε τέσσερις ατμόσφαιρες διαφορά ήδη φτάσει εκατό τοις εκατό. Επομένως, οι νόμοι του ιδανικού μοντέλου του φυσικού αερίου είναι κατά προσέγγιση. Παρέκκλιση από αυτούς είναι τόσο ποσοτικά όσο και ποιοτικά. Η ίδια η πρώτη εκδηλώνεται στο γεγονός ότι η εξίσωση Clapeyron ισχύει για όλες τις πραγματικές αέρια πολύ χονδρικά. Retreat είναι ποιοτικά πολύ βαθύτερη.

Πραγματικό αέρια μπορούν επίσης να μετασχηματιστούν σε υγρή και στερεά κατάσταση συσσωμάτωσης, το οποίο θα ήταν αδύνατο σε αυστηρή προσήλωση τους στην εξίσωση Clapeyron. Διαμοριακές δυνάμεις που ενεργούν για τέτοια υλικά να οδηγήσει στο σχηματισμό των διαφόρων χημικών ενώσεων. Αυτό και πάλι δεν μπορεί να είναι το θεωρητικό ιδανικό σύστημα φυσικού αερίου. Οι ούτω σχηματισθέντες επικοινωνιών, που ονομάζεται χημική ή σθένους. Στην περίπτωση όπου η πραγματική είναι ιονισμένο αέριο, σ 'αυτό αρχίζουν να εμφανίζονται δυνάμεις έλξης Coulomb που καθορίζουν την συμπεριφορά της, π.χ., από πλάσμα, η οποία είναι μια οιονεί ουδέτερη ιοντικά είδη. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα υπό το φως του γεγονότος ότι η φυσική πλάσματος σήμερα είναι ένα τεράστιο, ταχέως αναπτυσσόμενη επιστημονικό κλάδο, η οποία έχει μια εξαιρετικά ευρεία εφαρμογή στην αστροφυσική, τη θεωρία των σημάτων ραδιοκυμάτων, και το πρόβλημα της ελεγχόμενης πυρηνικής αντιδράσεις σύντηξης.

Χημικούς δεσμούς σε πραγματικά αέρια από τη φύση τους δεν διαφέρουν από τις μοριακές δυνάμεις. Αυτών και άλλων μειώνεται σε μεγάλο βαθμό με την ηλεκτρική αλληλεπίδραση μεταξύ των ατομικά φορτία, τα οποία όλα είναι κατασκευασμένα ατομική και μοριακή δομή της ουσίας. Ωστόσο, μια πλήρη κατανόηση των μοριακών και χημικών δυνάμεων ήταν δυνατή μόνο με την εμφάνιση της κβαντομηχανικής.

Πρέπει να παραδεχτούμε ότι δεν είναι κάθε κατάσταση της ύλης που είναι συμβατό με την εξίσωση του ολλανδικού φυσικός, μπορούν να εφαρμοστούν στην πράξη. Αυτό απαιτεί επίσης έναν παράγοντα της θερμοδυναμικής σταθερότητας. Μία από τις σημαντικότερες προϋποθέσεις τέτοιων παραγόντων σταθερότητα είναι ότι στην εξίσωση ισοθερμικής πίεση πρέπει να τηρούνται αυστηρά μια τάση να μειωθεί το συνολικό σώμα. Με άλλα λόγια, με την αύξηση των τιμών της V όλοι οι ισόθερμες ενός πραγματικού αερίου θα πρέπει να μειωθεί σταδιακά. Εν τω μεταξύ, παρατηρούνται στο γράφημα ισοθερμικής δυνάμεις Van der Waals κάτω από το κρίσιμο επίπεδο θερμοκρασίας από τα ανερχόμενα τμήματα. Τα σημεία στις ζώνες αυτές αντιστοιχούν στην ασταθή κατάσταση της ουσίας, η οποία στην πράξη δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί.