Verschil tussen echt en ideaal gas

Belangrijkste verschil - Echt versus ideaal gas

Een gas is een soort fysieke toestand waarin materie kan bestaan. Wanneer de deeltjes of de moleculen van een verbinding vrij zijn om ergens in een container te bewegen, wordt deze verbinding een gas genoemd. De gasvormige toestand verschilt van andere twee fysieke toestanden (vaste en vloeibare toestand) volgens de manier waarop deeltjes of moleculen zijn verpakt. Een echt gas is een gasachtige verbinding die echt bestaat. Een ideaal gas is een gasachtige verbinding die in werkelijkheid niet bestaat, maar een hypothetisch gas is. Sommige gasvormige verbindingen vertonen echter ongeveer hetzelfde gedrag als dat van ideale gassen bij specifieke temperatuur- en drukomstandigheden. Daarom kunnen we gaswetten toepassen voor dat soort echte gassen door aan te nemen dat het ideale gassen zijn. Hoewel de juiste omstandigheden worden geboden, kan een echt gas niet 100% dichter bij het gedrag van een ideaal gas komen als gevolg van de verschillen tussen echt en ideaal gas. Het grootste verschil tussen echt en een ideaal gas is dat echte gasmoleculen hebben intermoleculaire krachten, terwijl een ideaal gas geen intermoleculaire krachten heeft.

Key Areas Covered

1. Wat is een echt gas
     - Definitie, specifieke eigenschappen
2. Wat is een ideaal gas
     - Definitie, specifieke eigenschappen
3. Wat is het verschil tussen echt en ideaal gas
     - Vergelijking van belangrijke verschillen

Sleutelbegrippen: gas, ideaal gas, gaswetten, intermoleculaire krachten, echt gas

Wat is een echt gas

Een echt gas is een gasachtige verbinding die echt in de omgeving bestaat. Deze echte gassen zijn samengesteld uit verschillende atomen of moleculen die deeltjes worden genoemd. Deze gasdeeltjes zijn constant in beweging. Een gasdeeltje heeft een bepaald volume en massa. Daarom heeft een gas een bepaald volume en een massa. Het volume van een gas wordt beschouwd als het volume van de container waarin het gas wordt bewaard.

Sommige echte gassen zijn samengesteld uit atomen. Heliumgas is bijvoorbeeld samengesteld uit Helium-atomen. Maar andere gassen zijn samengesteld uit moleculen. Stikstofgas is bijvoorbeeld samengesteld uit N₂ moleculen. Daarom hebben deze gassen een massa en een volume.

Bovendien hebben echte gasmoleculen intermoleculaire aantrekking tussen hen. Deze aantrekkingskrachten worden Van der Waal-interacties genoemd. Deze aantrekkingskrachten zijn zwak. Botsingen tussen echte gasmoleculen zijn niet-elastisch. Dit betekent dat wanneer twee echte gasdeeltjes met elkaar colloïden, een verandering in de energie van het deeltje en een verandering in de richting van zijn beweging kan worden waargenomen.

Sommige echte gassen kunnen zich echter gedragen als ideale gassen bij lage druk en bij hoge temperaturen. Bij hoge temperaturen neemt de kinetische energie van gasmoleculen toe. Daarom versnelt de beweging van gasmoleculen. Dit resulteert in minder of geen intermoleculaire interacties tussen echte gasmoleculen.

Daarom kunnen we bij lage druk en hoge temperatuur gaswetten toepassen voor echte gassen. Bijvoorbeeld bij lage druk en hoge temperatuur;

PV / nRT ≈ 1

Waarbij P de druk van het gas is,

               V is het volume van het gas,

               n is het aantal mol gas,

               R is de ideale gasconstante en

               T is de temperatuur van het systeem.

Deze waarde wordt de samendrukbaarheidsfactor. Het is een waarde die wordt gebruikt als een correctiefactor voor de afwijking van een eigenschap van een echt gas van een ideaal gas. Maar voor echte gassen PV ≠ nRT.

Figuur 1: Compressibiliteitsfactor voor verschillende gassen met betrekking tot die van een ideaal gas

Hoewel de waarde van PV / nRT niet exact gelijk is aan 1, is het een ongeveer gelijke waarde bij lage druk en hoge temperatuur.

Wat is een ideaal gas

Een ideaal gas is een hypothetisch gas dat niet echt in de omgeving bestaat. Het concept van ideaal gas werd geïntroduceerd omdat het gedrag van echte gassen gecompliceerd en van elkaar verschillen, en het gedrag van een echt gas kan worden beschreven met betrekking tot de eigenschappen van een ideaal gas.

Ideale gassen zijn gasvormige verbindingen die zijn samengesteld uit zeer kleine moleculen met een verwaarloosbaar volume en een massa. Zoals we al weten, zijn alle echte gassen samengesteld uit atomen of moleculen die een bepaald volume en een massa hebben. De botsingen tussen ideale gasmoleculen zijn elastisch. Dit betekent dat er geen veranderingen zijn in de kinetische energie of de richting van de beweging van het gasdeeltje.

Er zijn geen aantrekkingskrachten tussen ideale gasdeeltjes. Daarom bewegen deeltjes hier en daar vrijelijk. Ideale gassen kunnen echter bij hoge drukken en lage temperaturen echte gassen worden, omdat de gasdeeltjes dicht bij elkaar komen met een verminderde kinetische energie die resulteert in de vorming van intermoleculaire krachten..

Figuur 2: Het gedrag van Ideaal-gas met betrekking tot het He-gas en CO2-gas

Een ideaal gas gehoorzaamt alle gaswetten zonder aannames. De waarde voor PV / nRT voor een ideaal gas is gelijk aan 1. Daarom is de waarde voor PV gelijk aan de waarde voor nRT. Als deze waarde (samendrukbaarheidsfactor) gelijk is aan 1 voor een bepaald gas, dan is het een ideaal gas.  

Verschil tussen echt en ideaal gas

Definitie

Echt gas: Een echt gas is een gasachtige verbinding die echt in de omgeving bestaat.

Ideaal gas: Een ideaal gas is een hypothetisch gas dat niet echt in de omgeving bestaat.

Intermoleculaire attracties

Echt gas: Er zijn intermoleculaire aantrekkingskrachten tussen echte gasdeeltjes.

Ideaal gas: Er zijn geen intermoleculaire aantrekkingskrachten tussen ideale gasdeeltjes.

Gasdeeltje

Echt gas: De deeltjes in een echt gas hebben een bepaald volume en een massa.

Ideaal gas: De deeltjes in een ideaal gas hebben geen bepaald volume en geen massa.

botsingen

Echt gas: Botsingen tussen echte gasmoleculen zijn niet-elastisch.

Ideaal gas: Botsingen tussen ideale gasmoleculen zijn elastisch.

Kinetische energie

Echt gas: De kinetische energie van echte gasdeeltjes wordt veranderd door botsingen.

Ideaal gas: De kinetische energie van ideale gasdeeltjes is constant.

Verandering in de staat

Echt gas: Een echt gas kan zich gedragen als een ideaal gas bij lage druk en bij hoge temperaturen.

Ideaal gas: Een ideaal gas kan zich gedragen als een echt gas bij hoge druk en bij lage temperaturen.

Conclusie

Echte gassen zijn gasvormige verbindingen die echt in de omgeving voorkomen. Maar ideale gassen zijn hypothetische gassen die niet echt bestaan. Deze ideale gassen kunnen worden gebruikt om het gedrag van echte gassen te begrijpen. Bij het toepassen van een gaswet voor een echt gas, kunnen we aannemen dat echte gassen zich gedragen als ideale gassen bij lage druk en hoge temperatuur. Maar de juiste manier is om correctiefactoren voor de berekeningen te gebruiken in plaats van aan te nemen. De correctiefactoren worden verkregen door het verschil tussen reëel en ideaal gas te bepalen.

Referenties:

1. "Echte gassen." Chemie LibreTexts, Libretexts, 1 februari 2016, hier beschikbaar. Toegang tot 6 september 2017.
2. "Compressibility factor." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 11 aug. 2017, hier beschikbaar. Toegang tot 6 september 2017.
3. "Ideaal gas." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 30 aug. 2017, hier beschikbaar. Toegang tot 6 september 2017.

Afbeelding met dank aan:

1. "Factor Z vs" door Antoni Salvà - Eigen werk (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia