Βασική διαφορά – Νόμος Ιδανικού Αερίου εναντίον Εξίσωσης Van der Waals
Ο νόμος του ιδανικού αερίου είναι ένας θεμελιώδης νόμος, ενώ η εξίσωση Van der Waals είναι η τροποποιημένη εκδοχή του νόμου του ιδανικού αερίου. Η βασική διαφορά μεταξύ του νόμου του ιδανικού αερίου και της εξίσωσης van der Waals είναι ότι η εξίσωση νόμου του ιδανικού αερίου χρησιμοποιείται για ιδανικά αέρια ενώ η εξίσωση Van der Waal μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για ιδανικά αέρια όσο και για πραγματικά αέρια.
Τα αέρια είναι ενώσεις που υπάρχουν στην αέρια φάση της ύλης. Για να κατανοήσουμε τη συμπεριφορά και τις ιδιότητες ενός αερίου, χρησιμοποιούνται νόμοι αερίων. Αυτοί οι νόμοι αερίων χρησιμοποιούνται για να περιγράψουν τις ιδιότητες των ιδανικών αερίων. Ένα ιδανικό αέριο είναι μια υποθετική αέρια ένωση που έχει μοναδικά χαρακτηριστικά, δηλαδή δεν υπάρχουν δυνάμεις έλξης μεταξύ μορίων ιδανικού αερίου. Ωστόσο, τα πραγματικά αέρια διαφέρουν πολύ από τα ιδανικά αέρια. Όμως ορισμένα πραγματικά αέρια συμπεριφέρονται ως ιδανικά αέρια όταν παρέχονται κατάλληλες συνθήκες (υψηλές θερμοκρασίες και χαμηλές πιέσεις). Επομένως, οι νόμοι των αερίων τροποποιούνται πριν χρησιμοποιηθούν με πραγματικά αέρια.
Τι είναι η εξίσωση του νόμου του ιδανικού αερίου;
Η εξίσωση του νόμου του ιδανικού αερίου είναι ένας θεμελιώδης νόμος στη χημεία. Ο νόμος του ιδανικού αερίου δείχνει ότι το γινόμενο της πίεσης και του όγκου ενός ιδανικού αερίου είναι ευθέως ανάλογο με το γινόμενο της θερμοκρασίας και τον αριθμό των σωματιδίων αερίου του ιδανικού αερίου. Η εξίσωση του ιδανικού νόμου αερίου μπορεί να δοθεί ως παρακάτω.
PV=NkT
Όπου P είναι η πίεση, V είναι ο όγκος, N είναι ο αριθμός των σωματιδίων αερίου και T η θερμοκρασία του ιδανικού αερίου. Το "k" είναι μια σταθερά αναλογικότητας γνωστή ως σταθερά Boltzmann (η τιμή αυτής της σταθεράς είναι 1.38 x 10-23 J/K). Ωστόσο, η πιο κοινή μορφή αυτής της εξίσωσης είναι η εξής.
PV=nRT
Όπου P είναι η πίεση, V είναι ο όγκος, n είναι ο αριθμός των mol του αερίου και T είναι η θερμοκρασία του αερίου. Το R είναι γνωστό ως η καθολική σταθερά αερίου (8,314 Jmol-1K-1). Αυτή η εξίσωση μπορεί να ληφθεί ως εξής.
Σταθερά Boltzmann (k)=R/N
Με την εφαρμογή αυτής της σχέσης στη θεμελιώδη εξίσωση, PV=N x (R/N) x T
PV=RT
Για «n» αριθμό σπίλων, PV=nRT
Τι είναι η εξίσωση Van der Waals;
Η εξίσωση Van der Waal είναι η τροποποιημένη εκδοχή του νόμου των ιδανικών αερίων. Αυτή η εξίσωση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ιδανικά αέρια καθώς και για πραγματικά αέρια. Ο νόμος του ιδανικού αερίου δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για πραγματικά αέρια επειδή ο όγκος των μορίων αερίου είναι σημαντικός σε σύγκριση με τον όγκο του πραγματικού αερίου και υπάρχουν δυνάμεις έλξης μεταξύ των πραγματικών μορίων αερίου (τα μόρια του ιδανικού αερίου έχουν αμελητέο όγκο σε σύγκριση με τον συνολικό όγκο και δεν υπάρχουν δυνάμεις έλξης μεταξύ των μορίων αερίου). Η εξίσωση Van der Waal μπορεί να δοθεί ως παρακάτω.
(P + a{n/V}2) ({V/n} – β)=nRT
Εδώ, το "a" είναι μια σταθερά που εξαρτάται από τον τύπο του αερίου και το b είναι επίσης μια σταθερά που δίνει τον όγκο ανά γραμμομόριο αερίου (που καταλαμβάνεται από τα μόρια του αερίου). Αυτά χρησιμοποιούνται ως διορθώσεις της εξίσωσης ιδανικού νόμου.
Εικόνα 01: Τα πραγματικά αέρια συμπεριφέρονται διαφορετικά από αυτά των ιδανικών αερίων
Διόρθωση όγκου
Ο όγκος ενός πραγματικού μορίου αερίου δεν είναι αμελητέος (σε αντίθεση με τα ιδανικά αέρια). Επομένως, γίνεται η διόρθωση του όγκου. (V-b) είναι η διόρθωση του όγκου. Αυτό δίνει τον πραγματικό όγκο που είναι διαθέσιμος για την κίνηση του μορίου αερίου (πραγματικός όγκος=συνολικός όγκος - ενεργός όγκος).
Διόρθωση πίεσης
Η πίεση ενός αερίου είναι η πίεση που ασκεί ένα μόριο αερίου στο τοίχωμα του δοχείου. Δεδομένου ότι υπάρχουν δυνάμεις έλξης μεταξύ των πραγματικών μορίων αερίου, η πίεση είναι διαφορετική από εκείνη της ιδανικής συμπεριφοράς. Στη συνέχεια θα πρέπει να γίνει διόρθωση πίεσης. (P + a{n/V}2) είναι η διόρθωση πίεσης. (Ιδανική πίεση=παρατηρούμενη πίεση + διόρθωση πίεσης).
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του νόμου του ιδανικού αερίου και της εξίσωσης Van der Waals;
Νόμος του ιδανικού αερίου εναντίον της εξίσωσης Van der Waals |
|
| Η εξίσωση του νόμου του ιδανικού αερίου είναι ένας θεμελιώδης νόμος στη χημεία. | Η εξίσωση Van der Waal είναι η τροποποιημένη εκδοχή του νόμου του ιδανικού αερίου. |
| Εξίσωση | |
| Η εξίσωση του νόμου του ιδανικού αερίου είναι PV=NkT | Η εξίσωση Van der Waal είναι (P + a{n/V}2) ({V/n} – β)=nRT |
| Φύση | |
| Η εξίσωση του νόμου του ιδανικού αερίου δεν είναι τροποποιημένη έκδοση. | Η εξίσωση Van der Waal είναι μια τροποποιημένη έκδοση με ορισμένες διορθώσεις για την πίεση και τον όγκο ενός πραγματικού αερίου. |
| Στοιχεία | |
| Η εξίσωση του νόμου του ιδανικού αερίου δίνεται για τα ιδανικά αέρια. | Η εξίσωση Van der Waal μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για ιδανικά όσο και για πραγματικά αέρια. |
Σύνοψη – Νόμος ιδανικού αερίου εναντίον εξίσωσης Van der Waals
Η αέρια κατάσταση είναι μία από τις τρεις κύριες φάσεις της ύλης. Η συμπεριφορά και οι ιδιότητες ενός αερίου μπορούν να προσδιοριστούν ή να προβλεφθούν χρησιμοποιώντας νόμους αερίων. Ο νόμος του ιδανικού αερίου είναι ένας θεμελιώδης νόμος που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τα ιδανικά αέρια. Αλλά όταν εξετάζουμε πραγματικά αέρια, η εξίσωση του νόμου του ιδανικού αερίου θα πρέπει να τροποποιηθεί. Η διαφορά μεταξύ του νόμου του ιδανικού αερίου και της εξίσωσης van der Waals είναι ότι, η εξίσωση νόμου του ιδανικού αερίου δίνεται για τα ιδανικά αέρια, ενώ η εξίσωση Van der Waal μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για ιδανικά αέρια όσο και για πραγματικά αέρια.
