Idealni plin naspram stvarnog plina
Plin je jedno od stanja u kojem postoji materija. Ima kontradiktorna svojstva u odnosu na krutine i tekućine. Plinovi nemaju red i zauzimaju bilo koji prostor. Na njihovo ponašanje uvelike utječu varijable kao što su temperatura, tlak itd.
Što je idealan plin?
Idealni plin je teorijski koncept, koji koristimo za naše studije. Da bi plin bio idealan, treba imati sljedeće karakteristike. Ako jedan od njih nedostaje, tada se plin ne smatra idealnim plinom.
• Međumolekularne sile između molekula plina su zanemarive.
• Molekule plina smatraju se točkastim česticama. Stoga, u usporedbi s prostorom koji zauzimaju molekule plina, volumeni molekula su beznačajni.
Normalno plinovite molekule ispunjavaju bilo koji prostor. Stoga, kada je veliki prostor zauzet zrakom, sama molekula plina je vrlo mala u usporedbi s prostorom. Stoga je pretpostavka da su molekule plina točkaste čestice donekle točna. Međutim, postoje neke molekule plina sa značajnim volumenom. Ignoriranje glasnoće u ovim slučajevima dovodi do pogrešaka. Prema prvoj pretpostavci, moramo uzeti u obzir da ne postoji međumolekulska interakcija između plinovitih molekula. Međutim, u stvarnosti, među njima postoje barem slabe interakcije. Ali, plinovite molekule kreću se brzo i nasumično. Stoga nemaju dovoljno vremena za međumolekularne interakcije s drugim molekulama. Stoga, gledajući iz ovog kuta, donekle je valjano prihvatiti i prvu pretpostavku. Iako kažemo da su idealni plinovi teoretski, ne možemo reći da je to 100% točno. Postoje situacije u kojima se plinovi ponašaju kao idealni plinovi. Idealan plin karakteriziraju tri varijable, tlak, volumen i temperatura. Sljedeća jednadžba definira idealne plinove.
PV=nRT=NkT
P=apsolutni tlak
V=volumen
n=broj madeža
N=broj molekula
R=univerzalna plinska konstanta
T=apsolutna temperatura
K=Boltzmannova konstanta
Iako postoje ograničenja, ponašanje plinova određujemo pomoću gornje jednadžbe.
Što je Real Gas?
Kada je jedna od dvije ili obje gore navedene pretpostavke nevažeća, ti su plinovi poznati kao pravi plinovi. Stvarne plinove zapravo susrećemo u prirodnom okruženju. Pravi plin varira od idealnog stanja pri vrlo visokim tlakovima. To je zato što, kada se primijeni vrlo visok tlak, volumen u kojem je plin napunjen postaje vrlo manji. Zatim u usporedbi s prostorom ne možemo zanemariti veličinu molekule. Osim toga, idealni plinovi dolaze u stvarno stanje pri vrlo niskim temperaturama. Na niskim temperaturama kinetička energija plinovitih molekula je vrlo niska. Stoga se kreću sporo. Zbog toga će doći do međumolekularne interakcije između molekula plina, koju ne možemo zanemariti. Za stvarne plinove ne možemo koristiti gornju jednadžbu idealnog plina jer se ponašaju drugačije. Postoje kompliciranije jednadžbe za izračun stvarnih plinova.
Koja je razlika između idealnih i stvarnih plinova?
• Idealni plinovi nemaju međumolekularne sile i molekule plina smatraju se točkastim česticama. Nasuprot tome, molekule stvarnog plina imaju veličinu i volumen. Nadalje, imaju međumolekularne sile.
• Idealni plinovi se ne mogu pronaći u stvarnosti. Ali plinovi se ponašaju na ovaj način na određenim temperaturama i pritiscima.
• Plinovi se pri visokim tlakovima i niskim temperaturama ponašaju kao pravi plinovi. Pravi plinovi ponašaju se kao idealni plinovi pri niskim tlakovima i visokim temperaturama.
• Idealni plinovi mogu se povezati s PV=nRT=NkT jednadžbom, dok stvarni plinovi ne mogu. Za određivanje stvarnih plinova postoje mnogo kompliciranije jednadžbe.
