Негізгі айырмашылық – Идеал газ заңы мен Ван дер Ваальс теңдеуі
Идеал газ заңы негізгі заң, ал Ван-дер-Ваальс теңдеуі идеал газ заңының өзгертілген нұсқасы. Идеал газ заңы мен Ван-дер-Ваальс теңдеуінің негізгі айырмашылығы мынада: идеал газ заңы теңдеуі идеал газдар үшін пайдаланылады, ал Ван-дер-Вааль теңдеуі идеал газдар үшін де, нақты газдар үшін де қолданылады.
Газдар - заттың газ фазасында болатын қосылыстар. Газдың мінез-құлқы мен қасиеттерін түсіну үшін газ заңдары қолданылады. Бұл газ заңдары идеал газдардың қасиеттерін сипаттау үшін қолданылады. Идеал газ - бірегей сипаттамалары бар гипотетикалық газ тәрізді қосылыс, яғни идеалды газ молекулалары арасында тартылыс күштері жоқ. Дегенмен, нақты газдар идеал газдардан айтарлықтай ерекшеленеді. Бірақ кейбір нақты газдар қолайлы жағдайлар (жоғары температура және төмен қысымдар) қамтамасыз етілгенде идеал газдар ретінде әрекет етеді. Сондықтан газ заңдары оларды нақты газдармен қолданбас бұрын өзгертіледі.
Идеал газ заңының теңдеуі дегеніміз не?
Идеал газ заңының теңдеуі химиядағы негізгі заң болып табылады. Идеал газ заңы идеал газдың қысымы мен көлемінің көбейтіндісі температура мен идеал газдың газ бөлшектерінің санының көбейтіндісіне тура пропорционал екенін көрсетеді. Идеал газ заңының теңдеуін төмендегідей беруге болады.
PV=NkT
Мұндағы P – қысым, V – көлем, N – газ бөлшектерінің саны, T – идеал газдың температурасы. “k” – Больцман тұрақтысы деп аталатын пропорционалдық тұрақтысы (бұл тұрақтының мәні 1.38 x 10-23 J/K). Дегенмен, бұл теңдеудің ең көп таралған түрі келесідей.
PV=nRT
Мұндағы P – қысым, V – көлем, n – газдың моль саны, T – газдың температурасы. R әмбебап газ тұрақтысы ретінде белгілі (8,314 Jmol-1K-1). Бұл теңдеуді келесідей алуға болады.
Больцман тұрақтысы (k)=R/N
Осы қатынасты негізгі теңдеуге қолдану арқылы
PV=N x (R/N) x T
PV=RT
«n» моль саны үшін, PV=nRT
Ван дер Ваальс теңдеуі дегеніміз не?
Ван-дер-Вааль теңдеуі идеал газ заңының өзгертілген нұсқасы болып табылады. Бұл теңдеуді идеал газдар үшін де, нақты газдар үшін де қолдануға болады. Идеал газ заңын нақты газдар үшін қолдану мүмкін емес, өйткені газ молекулаларының көлемі нақты газдың көлемімен салыстырғанда айтарлықтай және нақты газ молекулалары арасында тартылыс күштері бар (идеалды газ молекулаларының жалпы көлеммен салыстырғанда шамалы көлем бар)., және газ молекулалары арасында тартылыс күштері жоқ). Ван дер Вааль теңдеуі төмендегідей берілуі мүмкін.
(P + a{n/V}2) ({V/n} – b)=nRT
Мұнда «a» газдың түріне тәуелді тұрақты шама, ал b - сонымен қатар бір моль газдың көлемін беретін тұрақты шама (газ молекулалары орналасқан). Бұл идеал заң теңдеуінің түзетулері ретінде пайдаланылады.
01-сурет: Нақты газдар идеалды газдардан басқаша әрекет етеді
Дыбыс деңгейін түзету
Нақты газ молекуласының көлемі елеусіз емес (идеалды газдардағыдай емес). Сондықтан дыбыс деңгейін түзету орындалады. (V-b) - дыбыс деңгейін түзету. Бұл газ молекуласының қозғалуы үшін қол жетімді нақты көлемді береді (нақты көлем=жалпы көлем – тиімді көлем).
Қысымды түзету
Газдың қысымы – газ молекуласының ыдыс қабырғасына түсіретін қысымы. Нақты газ молекулалары арасында тартылыс күштері болғандықтан, қысым идеалды әрекеттен өзгеше. Содан кейін қысымды түзету керек. (P + a{n/V}2) – қысымды түзету. (Идеал қысым=байқалған қысым + қысымды түзету).
Идеал газ заңы мен Ван-дер-Ваальс теңдеуінің арасындағы айырмашылық неде?
Идеал газ заңы және Ван дер Ваальс теңдеуі |
|
| Идеал газ заңының теңдеуі химиядағы негізгі заң болып табылады. | Ван-дер-Вааль теңдеуі идеал газ заңының өзгертілген нұсқасы болып табылады. |
| Теңдеу | |
| Идеал газ заңының теңдеуі PV=NkT | Ван дер Вааль теңдеуі (P + a{n/V}2) ({V/n} – b)=nRT |
| Табиғат | |
| Идеал газ заңының теңдеуі өзгертілген нұсқасы емес. | Ван-дер Вааль теңдеуі қысым мен нақты газ көлеміне кейбір түзетулері бар өзгертілген нұсқасы. |
| Құрамдас бөліктер | |
| Идеал газдар заңының теңдеуі идеал газдар үшін берілген. | Ван-дер-Вааль теңдеуін идеал газдар үшін де, нақты газдар үшін де пайдалануға болады. |
Қорытынды – Идеал газ заңы және Ван дер Ваальс теңдеуі
Газ күйі – заттың үш негізгі фазасының бірі. Газдың мінез-құлқы мен қасиеттерін газ заңдары арқылы анықтауға немесе болжауға болады. Идеал газ заңы - идеал газдар үшін қолдануға болатын негізгі заң. Бірақ нақты газдарды қарастырған кезде идеал газ заңының теңдеуін өзгерту керек. Идеал газ заңы мен Ван-дер-Ваальс теңдеуінің айырмашылығы мынада: идеал газ заңының теңдеуі идеал газдар үшін берілген, ал Ван-дер-Вааль теңдеуі идеал газдар үшін де, нақты газдар үшін де қолданылуы мүмкін.
