Ideālā gāze pret īsto gāzi
Gāze ir viens no stāvokļiem, kurā pastāv matērija. Tam ir pretrunīgas īpašības no cietām vielām un šķidrumiem. Gāzēm nav pasūtījuma, un tās aizņem jebkuru vietu. To uzvedību lielā mērā ietekmē tādi mainīgie lielumi kā temperatūra, spiediens utt.
Kas ir ideālā gāze?
Ideāla gāze ir teorētisks jēdziens, ko izmantojam mācību nolūkos. Lai gāze būtu ideāla, tām ir jābūt šādām īpašībām. Ja viena no tām trūkst, gāze netiek uzskatīta par ideālu gāzi.
• Starpmolekulārie spēki starp gāzes molekulām ir niecīgi.
• Gāzes molekulas tiek uzskatītas par punktveida daļiņām. Tāpēc, salīdzinot ar telpu, kurā atrodas gāzes molekulas, molekulu tilpumi ir nenozīmīgi.
Parasti gāzveida molekulas aizpilda jebkuru vietu. Tāpēc, kad lielu telpu aizņem gaiss, pati gāzes molekula ir ļoti maza salīdzinājumā ar telpu. Tāpēc pieņemt, ka gāzes molekulas ir punktveida daļiņas, zināmā mērā ir pareizi. Tomēr ir dažas gāzes molekulas ar ievērojamu tilpumu. Skaļuma ignorēšana šajos gadījumos rada kļūdas. Saskaņā ar pirmo pieņēmumu mums ir jāņem vērā, ka starp gāzveida molekulām nav starpmolekulāru mijiedarbību. Tomēr patiesībā starp tām ir vismaz vāja mijiedarbība. Bet gāzveida molekulas pārvietojas ātri un nejauši. Tāpēc viņiem nav pietiekami daudz laika, lai veiktu starpmolekulāru mijiedarbību ar citām molekulām. Tāpēc, raugoties no šī leņķa, ir zināmā mērā pamatoti pieņemt arī pirmo pieņēmumu. Lai gan mēs sakām, ka ideālās gāzes ir teorētiskas, mēs nevaram teikt, ka tā ir 100% taisnība. Dažos gadījumos gāzes darbojas kā ideālas gāzes. Ideālu gāzi raksturo trīs mainīgie lielumi: spiediens, tilpums un temperatūra. Sekojošais vienādojums definē ideālās gāzes.
PV=nRT=NkT
P=absolūtais spiediens
V=skaļums
n=molu skaits
N=molekulu skaits
R=universāla gāzes konstante
T=absolūtā temperatūra
K=Bolcmaņa konstante
Lai gan ir ierobežojumi, mēs nosakām gāzu uzvedību, izmantojot iepriekš minēto vienādojumu.
Kas ir īsta gāze?
Ja viens no diviem vai abiem iepriekš minētajiem pieņēmumiem ir nederīgs, šīs gāzes sauc par īstām gāzēm. Mēs faktiski sastopamies ar īstām gāzēm dabiskajā vidē. Īsta gāze atšķiras no ideālā stāvokļa ļoti augstā spiedienā. Tas ir tāpēc, ka, pieliekot ļoti augstu spiedienu, tilpums, kurā tiek iepildīta gāze, kļūst ļoti mazāks. Tad, salīdzinot ar telpu, mēs nevaram ignorēt molekulas izmēru. Turklāt ideālās gāzes nonāk reālajā stāvoklī ļoti zemā temperatūrā. Zemā temperatūrā gāzveida molekulu kinētiskā enerģija ir ļoti zema. Tāpēc viņi pārvietojas lēni. Šī iemesla dēļ starp gāzes molekulām būs starpmolekulāra mijiedarbība, ko mēs nevaram ignorēt. Reālām gāzēm mēs nevaram izmantot iepriekš minēto ideālās gāzes vienādojumu, jo tās darbojas atšķirīgi. Reālu gāzu aprēķiniem ir sarežģītāki vienādojumi.
Kāda ir atšķirība starp ideālo un īsto gāzi?
• Ideālām gāzēm nav starpmolekulāru spēku, un gāzes molekulas tiek uzskatītas par punktveida daļiņām. Turpretim reālām gāzes molekulām ir izmērs un tilpums. Turklāt tiem ir starpmolekulārie spēki.
• Ideālas gāzes patiesībā nav atrodamas. Bet gāzes šādi darbojas noteiktā temperatūrā un spiedienā.
• Augstā spiedienā un zemā temperatūrā gāzes mēdz darboties kā īstas gāzes. Īstas gāzes zemā spiedienā un augstā temperatūrā darbojas kā ideālas gāzes.
• Ideālas gāzes var saistīt ar PV=nRT=NkT vienādojumu, turpretim īstas gāzes nevar. Reālu gāzu noteikšanai ir daudz sarežģītāki vienādojumi.
