تفاوت کلیدی – قانون گاز ایده آل در مقابل معادله واندروالس
قانون گاز ایده آل یک قانون اساسی است در حالی که معادله واندروالس نسخه اصلاح شده قانون گاز ایده آل است. تفاوت اصلی بین قانون گاز ایده آل و معادله واندروالس در این است که از معادله قانون گاز ایده آل برای گازهای ایده آل استفاده می شود در حالی که معادله واندروال می تواند هم برای گازهای ایده آل و هم برای گازهای واقعی استفاده شود.
گازها ترکیباتی هستند که در فاز گازی ماده وجود دارند. برای درک رفتار و خواص گاز از قوانین گاز استفاده می شود. این قوانین گاز برای توصیف خواص گازهای ایده آل استفاده می شود.گاز ایده آل یک ترکیب گازی فرضی است که ویژگی های منحصر به فردی دارد، یعنی هیچ نیروی جاذبه ای بین مولکول های گاز ایده آل وجود ندارد. با این حال، گازهای واقعی بسیار متفاوت از گازهای ایده آل هستند. اما برخی از گازهای واقعی زمانی که شرایط مناسب (دماهای بالا و فشار کم) فراهم شود، مانند گازهای ایده آل رفتار می کنند. بنابراین، قوانین گاز قبل از استفاده از آنها با گازهای واقعی اصلاح می شوند.
معادله قانون گاز ایده آل چیست؟
معادله قانون گاز ایده آل یک قانون اساسی در شیمی است. قانون گاز ایده آل نشان می دهد که حاصل ضرب فشار و حجم گاز ایده آل با حاصلضرب دما و تعداد ذرات گاز گاز ایده آل نسبت مستقیم دارد. معادله قانون گاز ایده آل را می توان به صورت زیر ارائه کرد.
PV=NkT
جایی که P فشار، V حجم، N تعداد ذرات گاز و T دمای گاز ایده آل است. "k" یک ثابت تناسب است که به ثابت بولتزمن معروف است (مقدار این ثابت 1 است.38 x 10-23 J/K). با این حال، رایج ترین شکل این معادله به شرح زیر است.
PV=nRT
جایی که P فشار است، V حجم، n تعداد مول های گاز و T دمای گاز است. R به عنوان ثابت گاز جهانی شناخته می شود (8.314 Jmol-1K-1). این معادله را می توان به صورت زیر به دست آورد.
ثابت بولتزمن (k)=R/N
با اعمال این رابطه در معادله بنیادی،
PV=N x (R/N) x T
PV=RT
برای تعداد "n" خال،
PV=nRT
معادله واندروالس چیست؟
معادله واندروال نسخه اصلاح شده قانون گاز ایده آل است. این معادله برای گازهای ایده آل و همچنین برای گازهای واقعی قابل استفاده است. قانون گاز ایده آل را نمی توان برای گازهای واقعی استفاده کرد زیرا حجم مولکول های گاز در مقایسه با حجم گاز واقعی قابل توجه است و نیروهای جاذبه بین مولکول های گاز واقعی وجود دارد (مولکول های گاز ایده آل در مقایسه با حجم کل حجم ناچیزی دارند. و هیچ نیروی جاذبه ای بین مولکول های گاز وجود ندارد).معادله واندروال را می توان به صورت زیر ارائه کرد.
(P + a{n/V}2) ({V/n} - b)=nRT
در اینجا "a" ثابتی است که به نوع گاز بستگی دارد و b نیز ثابتی است که حجم هر مول گاز (که توسط مولکول های گاز اشغال شده است) را نشان می دهد. اینها به عنوان اصلاحات معادله قانون ایده آل استفاده می شوند.
شکل 01: گازهای واقعی با گازهای ایده آل رفتار متفاوتی دارند
تصحیح صدا
حجم یک مولکول گاز واقعی ناچیز نیست (برخلاف گازهای ایده آل). بنابراین اصلاح حجم انجام می شود. (V-b) تصحیح حجم است. این حجم واقعی را می دهد که برای حرکت مولکول گاز در دسترس است (حجم واقعی=حجم کل - حجم موثر).
تصحیح فشار
فشار گاز فشاری است که مولکول گاز بر دیواره ظرف وارد می کند. از آنجایی که بین مولکول های گاز واقعی نیروهای جاذبه وجود دارد، فشار با رفتار ایده آل متفاوت است. سپس باید اصلاح فشار انجام شود. (P + a{n/V}2) تصحیح فشار است. (فشار ایده آل=فشار مشاهده شده + تصحیح فشار).
تفاوت بین قانون گاز ایده آل و معادله واندروالس چیست؟
قانون گاز ایده آل در مقابل معادله واندروالس |
|
| معادله قانون گاز ایده آل یک قانون اساسی در شیمی است. | معادله واندروال نسخه اصلاح شده قانون گاز ایده آل است. |
| معادله | |
| معادله قانون گاز ایده آل PV=NkT است | معادله واندروال برابر است با (P + a{n/V}2) ({V/n} – b)=nRT |
| طبیعت | |
| معادله قانون گاز ایده آل یک نسخه اصلاح شده نیست. | معادله واندروال یک نسخه اصلاح شده با برخی اصلاحات برای فشار و حجم گاز واقعی است. |
| اجزای | |
| معادله قانون گاز ایده آل برای گازهای ایده آل ارائه شده است. | معادله واندروال را می توان هم برای گازهای ایده آل و هم برای گازهای واقعی استفاده کرد. |
خلاصه - قانون گاز ایده آل در مقابل معادله واندروالس
حالت گازی یکی از سه فاز اصلی ماده است. رفتار و خواص گاز را می توان با استفاده از قوانین گاز تعیین یا پیش بینی کرد.قانون گاز ایده آل یک قانون اساسی است که می تواند برای گازهای ایده آل استفاده شود. اما هنگام در نظر گرفتن گازهای واقعی، معادله قانون گاز ایده آل باید اصلاح شود. تفاوت بین قانون گاز ایده آل و معادله واندروالس در این است که، معادله قانون گاز ایده آل برای گازهای ایده آل ارائه می شود، در حالی که معادله واندروال می تواند هم برای گازهای ایده آل و هم برای گازهای واقعی استفاده شود.
