Чем отличается идеальный газ от реального
Исследователи выделяют модели газа идеального и реального. В чем их специфика?
Что представляет собой идеальный газ?
В науке распространена трактовка понятия «идеальный газ», соответствующая гипотетическому веществу (не существующему в реальности), свойства которого могут быть описаны посредством уравнения Клапейрона — Менделеева.
Под идеальным газом понимается математическая модель соответствующего вещества, которая характеризуется:
- возможностью пренебрежения потенциальной энергией, образующейся в процессе взаимодействия частиц газа — в сравнении с уровнем кинетической энергии данных частиц;
- крайне малым общим объемом составляющих газ частиц;
- очень малым присутствием или же отсутствием дистанционных сил притяжения частиц либо отталкивания их;
- очень малым временем взаимодействия частиц друг с другом.
Что представляет собой реальный газ?
Под реальным газом, в свою очередь, понимается вещество, которое не может быть описано уравнением Клапейрона — Менделеева. Так, молекулы, присутствующие в нем, взаимодействуют друг с другом, формируют некоторый объем.
Нужно отметить, что во многих случаях характеристики потенциальной энергии, формирующейся в ходе взаимодействия молекул реального газа, существенно ниже кинетической энергии. Вследствие чего соответствующие газы по своим свойствам приближаются к тем, что характеризуют идеальный газ. Заметные различия между рассматриваемыми веществами начинают появляться, как правило, при повышении давления и снижении температуры.
к содержанию ↑Сравнение
Главное отличие идеального газа от реального заключается в том, что в модели первого вещества практически не учитывается объем молекул, а также энергия их взаимодействия. В реальном газе соответствующие показатели учитываются. Вместе с тем при невысоком давлении и большой температуре реальный газ по своим свойствам близок к идеальному.
Определив, в чем разница между идеальным и реальным газом, зафиксируем выводы в таблице.
к содержанию ↑Таблица
| Идеальный газ | Реальный газ |
| Что общего между ними? | |
| При определенных условиях реальный газ может быть приближен по свойствам к идеальному | |
| В чем разница между ними? | |
| Модель описания вещества не учитывает объем его молекул, а также энергию их взаимодействия друг с другом | Модель описания вещества учитывает объем его молекул и силу их взаимодействия |
thedifference.ru
идеальный и реальный газ
(Подробно)
В обычных условиях, когда средняя потенциальная энергия взаимодействия молекул много меньше их средней кинетической энергии, свойства реальных газов незначительно отличаются от свойств идеального газа и к реальным газам применимы законы, установленные для идеального газа. Другими словами понятие( Реальный газ) ввели физики, для того, чтобы был так называемый эталон газа. И в нём были приняты следующие допущения:
1)Размеры молекул малы по сравнению со средним расстоянием между ними; молекулы можно принимать за материальные точки.
2)Силы притяжения между молекулыми не учитываются, а ситы отталкивания возникают только при соударениях молекул.
3)Молекулы сталкиваются друг с другом как абсолютно упругие шары, движение которых описывается законами механики.
Чтобы создать идеальный газ, нужно пренебречь межмолекулярным взаимодействием, но для реализации данного условия необходимо увеличивать температуру газа и расстояние между молкулами, тоесть разряжать газ. Например, водород, кислород, азот при н.у.(нормальных условиях) в атмосере можно рассматривать как идеальные газы
Слово «идеальный» означает «воображаемый, реально не существующий».
Реальный газ отличется от идеального наличием взаимодействия молекул. При малых плоностях в нем преобладают силы притяжения, что приводит к появлению дополнительного давления: газ как бы сжимает сам себя. При больших плотностях действуют силы отталкивания, вследтсвие чего молекула не допускает проникновения других молекул в занимаемый ею объем. Пренебрегать собственным объемом молекул реального газа нельзя.
При не слишком высоком давлении (например, при атмосферном) и не слишком низкой температуре (например, при комнатной) реальный газ с достаточной степенью точности подчиняется законам идеального газа.
Для объяснения свойств вещества в газообразном состоянии используется модель идеального газа. Идеальным принято считать газ, если:
а) между молекулами отсутствуют силы притяжения, т. е. молекулы ведут себя как абсолютно упругие тела;
б) газ очень, разрежен, т. е. расстояние между молекулами намного больше размеров самих молекул;
в) тепловое равновесие по всему объему достигается мгновенно.
Условия, необходимые для того, чтобы реальный газ обрел свойства идеального, осуществляются при соответстсвующем разрежении реального газа. Некоторые газы даже при комнатной температуре и атмосферном давлении слабо отличаются от идеальных. Основными параметрами идеального газа являются давление, объем и температура.
studfiles.net
Чем отличаются реальный газ и идеальный? Поподробнее, с физической точки зрения.
Чем отличаются реальный газ и идеальный? Поподробнее, с физической точки зрения.
(Подробно)
В обычных условиях, когда средняя потенциальная энергия взаимодействия молекул много меньше их средней кинетической энергии, свойства реальных газов незначительно отличаются от свойств идеального газа и к реальным газам применимы законы, установленные для идеального газа. Другими словами понятие( Реальный газ) ввели физики, для того, чтобы был так называемый эталон газа. И в нём были приняты следующие допущения:
1)Размеры молекул малы по сравнению со средним расстоянием между ними; молекулы можно принимать за материальные точки.
2)Силы притяжения между молекулыми не учитываются, а ситы отталкивания возникают только при соударениях молекул.
3)Молекулы сталкиваются друг с другом как абсолютно упругие шары, движение которых описывается законами механики.
Чтобы создать идеальный газ, нужно пренебречь межмолекулярным взаимодействием, но для реализации данного условия необходимо увеличивать температуру газа и расстояние между молкулами, тоесть разряжать газ. Например, водород, кислород, азот при н. У. (нормальных условиях) в атмосере можно рассматривать как идеальные газы.
Слово «идеальный» означает «воображаемый, реально не существующий».
Реальный газ отличется от идеального наличием взаимодействия молекул. При малых плоностях в нем преобладают силы притяжения, что приводит к появлению дополнительного давления: газ как бы сжимает сам себя. При больших плотностях действуют силы отталкивания, вследтсвие чего молекула не допускает проникновения других молекул в занимаемый ею объем. Пренебрегать собственным объемом молекул реального газа нельзя.
При не слишком высоком давлении (например, при атмосферном) и не слишком низкой температуре (например, при комнатной) реальный газ с достаточной степенью точности подчиняется законам идеального газа.
Для объяснения свойств вещества в газообразном состоянии используется модель идеального газа. Идеальным принято считать газ, если:
а) между молекулами отсутствуют силы притяжения, т. Е. Молекулы ведут себя как абсолютно упругие тела;
б) газ очень, разрежен, т. Е. Расстояние между молекулами намного больше размеров самих молекул;
в) тепловое равновесие по всему объему достигается мгновенно.
Условия, необходимые для того, чтобы реальный газ обрел свойства идеального, осуществляются при соответстсвующем разрежении реального газа. Некоторые газы даже при комнатной температуре и атмосферном давлении слабо отличаются от идеальных. Основными параметрами идеального газа являются давление, объем и температура.
fizikahelp.ru
Идеальный газ и настоящий газ 2019
ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ против РЕАЛЬНОГО ГАЗА
Состояние вещества — это жидкое, твердое вещество и газ, которые можно распознать по их ключевым характеристикам. Твердые тела имеют сильный состав молекулярного притяжения, придающий им определенную форму и массу, жидкости принимают форму их контейнера, так как молекулы движутся, что соответствует друг другу, и газы рассеиваются на воздухе, так как молекулы свободно движутся. Характеристики газов очень различны. Есть газы, которые достаточно сильны, чтобы реагировать с другим веществом, есть даже с очень сильным запахом, а некоторые могут растворяться в воде. Здесь мы сможем отметить некоторые различия между идеальным газом и реальным газом. Поведение реальных газов очень сложно, а поведение идеальных газов намного проще. Поведение реального газа может быть более ощутимым, полностью понимая поведение идеального газа.
Этот идеальный газ можно рассматривать как «точечную массу». Это просто означает, что частица чрезвычайно мала, где ее масса почти равна нулю. Следовательно, идеальная газовая частица не имеет объема, а настоящая частица газа имеет реальный объем, поскольку настоящие газы состоят из молекул или атомов, которые обычно занимают некоторое пространство, хотя они чрезвычайно малы. В идеальном газе столкновение или удар между частицами называют упругими. Другими словами, во время столкновения частиц нет ни привлекательной, ни отталкивающей энергии. Поскольку отсутствует межчастичная энергия, кинетические силы останутся неизменными в молекулах газа. Напротив, столкновения частиц в реальных газах называются неупругими. Реальные газы состоят из частиц или молекул, которые могут очень сильно привлекать друг друга с расходованием силы отталкивания или силы притяжения, подобно водяному пару, аммиаку, диоксиду серы и т. Д.
Давление значительно больше в идеальном газе по сравнению с давлением реального газа, поскольку частицы не имеют сил притяжения, которые позволяют молекулам сдерживаться, когда они будут сталкиваться при ударе. Следовательно, частицы сталкиваются с меньшей энергией. Различия, отличные между идеальными газами и реальными газами, могут быть наиболее отчетливо видны, когда давление будет высоким, эти молекулы газа велики, температура низкая, а когда молекулы газа вырывают сильные силы притяжения.
PV = nRT — уравнение идеального газа. Это уравнение важно в его способности связывать все основные свойства газов. T обозначает температуру и всегда должен быть измерен в Kelvin. «N» означает количество родинок. V — объем, который обычно измеряется в литрах. P обозначает давление, в котором его обычно измеряют в атмосферах (атм), но также можно измерять в паскалях. R считается идеальной газовой постоянной, которая никогда не изменяется. С другой стороны, поскольку все реальные газы могут быть преобразованы в жидкости, голландский физик Йоханнес ван дер Ваальс придумал модифицированную версию уравнения идеального газа (PV = nRT):
(P + a / V2) (V — b) = nRT. Значение «a» является постоянным, а также «b», и поэтому должно быть экспериментально определено для каждого газа.
РЕЗЮМЕ:
1. Идентификационный газ не имеет определенного объема, а реальный газ имеет определенный объем.
2. Идентификационный газ не имеет масс
ru.esdifferent.com
Реальный газ — Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия — статья
В обычных условиях, когда средняя потенциальная энергия взаимодействия молекул много меньше их средней кинетической энергии, свойства реальных газов незначительно отличаются от свойств идеального газа и к реальным газам применимы законы, установленные для идеального газа. Отличие свойств реального газа от свойств идеального становится особенно значительным при высоких давлениях и низких температурах, когда начинают проявляться квантовые эффекты.В модели идеального газа не учитывается собственный объем молекул и силы межмолекулярного взаимодействия. Тщательная экспериментальная проверка газовых законов (закон Бойля —Мариотта, закон Шарля, закон Гей-Люссака) современными методами показала, что эти законы достаточно точно описывают поведение реальных газов при небольших давлениях и высоких температурах. При других условиях наблюдаются значительные отступления от этих законов. Причина заключается в том, что, во-первых, при очень сильном сжатии газов объем незанятого молекулами пространства становится сравним с объемом, занимаемым самими молекулами; а во-вторых, при низких температурах становится заметным взаимодействие между молекулами. Поэтому для описания поведения газа при достаточно больших плотностях (больших давлениях) уравнения состояния идеального газа не пригодны. Наличие сил межмолекулярного взаимодействия, а именно сил отталкивания, действующих на малых расстояниях порядка размеров молекул, и сил притяжения, приводит к сложной зависимости энергии потенциального взаимодействия молекул от расстояния.Кроме уравнения Ван-дер-Ваальса было предложено много других эмпирических уравнений состояния реальных газов. Некоторые из них дают лучшее согласие с опытом за счет большого числа входящих в них феноменологических постоянных. Однако при качественном исследовании поведения реальных газов использование уравнения Ван-дер-Ваальса более удобно, благодаря его простоте и понятному физическому смыслу.
Одной из основных характеристик реальных газов являются размеры молекул. В реальных газах их называют газокинетическими радиусами, и их размер связан с характерными расстояниями, на которых проявляются силы межатомных и межмолекулярных взаимодействий.
В реальных газах возникают неоднородности полей давления и температуры, а также макроскопические потоки, которые приводят к переносу массы — диффузии. Для реальных газов характерна теплопроводность и вязкость. Главная особенность кинетических процессов переноса в реальных газах (в отличие от жидкостей и твердых тел) — наличие механизма столкновения молекул. Поэтому основной характеристикой этих процессов в газах является длина свободного пробега.
Внутренняя энергия реального газа зависит от объема V, то есть от расстояния между молекулами, так как потенциальная энергия молекул определяется их взаимным расположением.
Существование межмолекулярного взаимодействия в той или иной степени сказывается на всех свойствах реальных газов.
megabook.ru
Реальный газ, основные понятия и формулы
Что такое реальный газ
Уравнение Менделеева-Клапейрона описывает параметры состояния разреженных газов (находящихся при не слишком больших давлениях и при достаточно высоких температурах). При обычных условиях (т.е. при комнатной температуре и атмосферном давлении) это уравнение применимо ко многим газам (например, таким как азот и кислород). Наиболее близки по своим свойствам к идеальному газу гелий и водород. При низких температурах и высоких давлениях поведение газа начинает существенно отличаться от поведения идеального газа. С повышением плотности газа процессы столкновений играют все большую роль, поэтому размерами молекул и их взаимодействием пренебрегать уже нельзя.
Взаимодействие между молекулами реального газа носит сложный характер, поэтому получить уравнение состояния, которое бы количественно правильно описывало поведение реального газа во всей области возможных изменений его температуры и плотности, не представляется возможным. Можно, однако, записать приближенное уравнение, которое учитывает основные качественные особенности взаимодействия молекул.
Уравнение Ван-дер-Ваальса
Поправка учитывает быстро возрастающие на малых расстояниях силы отталкивания: молекулы как бы занимают определенный объем, меньше которого газ не может быть сжат. Таким образом, поправка к объему характеризует ту часть объема, которая недоступна для движения молекул и равна нескольким суммарным объемам всех молекул, содержащихся в газе.
Поправку
называют внутренним молекулярным давлением. Эта поправка учитывает притяжение молекул, следствием которого является уменьшение давления газа. Молекулы идеального газа, сталкиваясь со стенками сосуда, оказывают на него давление. При учете притяжения на каждую подлетевшую к стенке молекулу действует сила, «отталкивающая» ее от стенки обратно в объем – сила притяжения молекул объема. Это притяжение молекул со стороны объема ослабляет силу удара молекул о стенку, при этом давление на стенку уменьшается на величину .
Значенияпостоянных Ван-дер-Ваальса a и b зависят от природы газа, но не зависят от температуры, Константа (параметр) a характеризует взаимодействие между молекулами на больших расстояниях – дальнодействие сил, параметр b характеризует взаимодействии на малых расстояниях – близкодействие сил взаимодействия.
Примеры решения задач
| Понравился сайт? Расскажи друзьям! | |||
ru.solverbook.com
Отличие — реальный газ — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Отличие — реальный газ
Cтраница 1
Отличие реального газа от идеального заключается в том, что в реальном газе в твй или иной мере проявляются силы молекулярного взаимодействия, и в том, что фактически молекулы его занимают хотя и очень малые, но, тем не менее, вполне конкретные конечные по величине объемы. Чем дальше отстоят молекулы газа друг от друга и чем меньше их линейные размеры по сравнению с расстояниями, отделяющими их друг от друга, тем меньше становятся силы взимодействия между ними и тем меньше реальный газ будет отличаться от идеального. [1]
Отличие реальных газов от идеального газа наглядно иллюстрируется изотермами в координатах Р-V. [2]
Коэффициенты / С, которые определяют отличие реальных газов от идеальных, приведены в приложении. Эти данные взяты главным образом из трудов Витте, и их можно считать за надежные и достаточно точные. В обычных расчетах можно обойтись без поправочного коэффициента Л, но при точных расчетах этот коэффициент необходимо использовать. [3]
Они проявляются во всех агрегатных состояниях вещества и обусловливают, в частности, отличие реальных газов от идеальных. [4]
Для получения уравнения состояния реального газа необходимо в уравнение состояния идеального газа внести поправки, учитывающие отличия реального газа от идеального. Силы межмолекулярного сцепления определяют поправку давления. Межмолекулярные взаимодействия внутренних частиц взаимно уравновешены в каждый момент времени, и лишь молекулы, находящиеся у поверхности ( стенок) на расстоянии, меньшем радиуса действи сил сцепления, испытывают притяжение, направленное внутрь объема. [5]
Коэффициент z ( p T) в формуле (1.1.8) является поправкой к уравнению Клапейрона, отражающей отличие реального газа от идеального. Коэффициент определяется эмпирическим путем. Функция z строится в зависимости от относительных значений переменных р р р / рк, Тпр Т / ТК, гд. [6]
Характер изменения коэффициента сжимаемости z, который показывает отношение объема реального газа к объему идеального при одних и тех же услрвиях, с изменением температуры и давления можно установить, учитывая отличия реальных газов от идеальных. В последних молекулы занимают незначительный объем ( по сравнению с объемом газа) и не испытывают сил притяжения друг к другу. Молекулы же реальных газов обладают определенными размерами, массой и взаимодействуют друг с другом. Поэтому реальный газ приближается к идеальным при низких давлениях, когда число молекул в единице объема невелико. Следовательно, при низких давлениях величина коэффициента сжимаемости должна быть близка к единице. С повышением давления молекулы газа сближаются и силы притяжения между молекулами начинают помогать внешним силам, сжимающим газ. Вследствие этого реальные газы должны сжиматься сильнее, чем при тех же условиях сжимаются идеальные газы. Следовательно, с ростом давления коэффициент сжимаемости z должен вначале уменьшаться. Когда углеводородный газ сжат до такой степени, что он приближается по свойствам к жидкостям, межмолекулярные расстояния уменьшаются настолько, что начинают проявляться взаимоотталкивающие силы между молекулами, препятствующие дальнейшему уменьшению объема газа. [7]
Для значений температуры менее 10 000 К основная ошибка в расчетах обусловлена возможным несоответствием потенциала ф ( г) действительной энергии взаимодействия. Пренебрежение поправками, возникающими из-за отличия реального газа от модели разреженного газа, приближенность учета эффекта внутренних степеней свободы на основе диффузионного механизма переноса энергии дает погрешность коэффициентов переноса, не превышающую нескольких процентов. Также невелика погрешность, возникающая вследствие использования для возбужденных молекул и атомов тех же потенциалов взаимодействия, что и для молекул и атомов в основном состоянии. [8]
Лишь при низких давлениях ( Р 3 10е Па) значения PVm близки к теоретическому и реальные газы практически подчиняются законам идеального газа. По мере повышения давления наблюдается все более ощутимое отличие реальных газов от идеального газа. В приведенных примерах особенно ярко это выражено для углекислого газа. [10]
При изучении свойств различных веществ наряду с внутримолекулярными взаимодействиями, обусловленными действием валентных ( химических) сил и характеризующимися насыщаемостью, большими энергетическими эффектами и специфичностью, следует учитывать и взаимодействие между молекулами вещества. В процессах расширения газов, конденсации, адсорбции, растворения и многих других проявляется действие именно этих сил. Часто их называют силами Ван-дер — Ваальса. Этим подчеркивается, что их существованием объясняется отличие реальных газов от идеальных, отличие величины Явн в уравнении (IV.4) от нуля. [11]
При изучении свойств различных веществ наряду с внутримолекулярными взаимодействиями, обусловленными действием валентных ( химических) сил и характеризующимися насыщаемостью, большими энергетическими эффектами и специфичностью, следует учитывать и взаимодействие между молекулами вещества. В процессах расширения газов, конденсации, адсорбции, растворения и многих других проявляется действие именно этих сил. Часто их называют силами Ван-дер — Ваальса. Этим подчеркивается, что их существованием объясняется отличие реальных газов от идеальных, отличие величины РВН в уравнении (IV.4) от нуля. [12]
Рассмотрим, прежде всего, эффект Джоуля — Томсона в идеальном газе. Для идеального газа внутренняя энергия U является функцией одной только температуры. Произведение PV равно RT и тоже зависит только от температуры. Поэтому и энтальпия идеального газа зависит от одной только температуры. При процессе Джоуля — Томсона энтальпия, а значит и температура идеального газа, не меняется. Поэтому, как уже указывалось, изменение температуры и является чувствительным индикатором, указывающим на отличие реальных газов от идеального. [13]
Страницы: 1
www.ngpedia.ru