Idealni plin proti pravemu plinu
Plin je eno od stanj, v katerem obstaja snov. Ima nasprotujoče si lastnosti glede na trdne snovi in tekočine. Plini nimajo reda in zasedejo poljuben prostor. Na njihovo obnašanje močno vplivajo spremenljivke, kot so temperatura, tlak itd.
Kaj je idealen plin?
Idealni plin je teoretični koncept, ki ga uporabljamo za naše študijske namene. Da bi bil plin idealen, morajo imeti naslednje lastnosti. Če eden od teh manjka, se plin ne šteje za idealen plin.
• Medmolekularne sile med molekulami plina so zanemarljive.
• Molekule plina obravnavamo kot točkaste delce. Zato so prostornine molekul v primerjavi s prostorom, ki ga zasedajo molekule plina, nepomembne.
Običajno plinaste molekule zapolnijo poljuben prostor. Zato, ko je velik prostor zaseden z zrakom, je sama molekula plina zelo majhna v primerjavi s prostorom. Zato je domneva, da so molekule plina točkasti delci, do neke mere pravilna. Vendar pa obstaja nekaj plinskih molekul s precejšnjo prostornino. Ignoriranje glasnosti v teh primerih povzroči napake. Po prvi predpostavki moramo upoštevati, da med plinastimi molekulami ni medmolekularne interakcije. Vendar pa v resnici med njimi obstajajo vsaj šibke interakcije. Toda plinaste molekule se premikajo hitro in naključno. Zato nimajo dovolj časa za medmolekularne interakcije z drugimi molekulami. Zato je, če pogledamo s tega zornega kota, do neke mere upravičeno sprejeti tudi prvo predpostavko. Čeprav pravimo, da so idealni plini teoretični, ne moremo reči, da je to 100 % res. V nekaterih primerih plini delujejo kot idealni plini. Za idealen plin so značilne tri spremenljivke, tlak, prostornina in temperatura. Naslednja enačba definira idealne pline.
PV=nRT=NkT
P=absolutni tlak
V=glasnost
n=število molov
N=število molekul
R=univerzalna plinska konstanta
T=absolutna temperatura
K=Boltzmannova konstanta
Čeprav obstajajo omejitve, določamo obnašanje plinov z uporabo zgornje enačbe.
Kaj je Real Gas?
Kadar ena od dveh ali obeh zgornjih predpostavk ni veljavna, so ti plini znani kot pravi plini. S pravimi plini se dejansko srečujemo v naravnem okolju. Pravi plin se razlikuje od idealnega stanja pri zelo visokih tlakih. To je zato, ker se pri zelo visokem tlaku prostornina, kjer je napolnjen plin, zelo zmanjša. Potem v primerjavi s prostorom ne moremo zanemariti velikosti molekule. Poleg tega pridejo idealni plini v realno stanje pri zelo nizkih temperaturah. Pri nizkih temperaturah je kinetična energija plinastih molekul zelo nizka. Zato se premikajo počasi. Zaradi tega bo med molekulami plina prišlo do medmolekularne interakcije, ki je ne moremo prezreti. Za realne pline ne moremo uporabiti zgornje enačbe idealnega plina, ker se obnašajo drugače. Obstajajo bolj zapletene enačbe za izračune realnih plinov.
Kakšna je razlika med idealnimi in realnimi plini?
• Idealni plini nimajo medmolekulskih sil in molekule plina obravnavamo kot točkaste delce. V nasprotju s tem imajo molekule realnega plina velikost in prostornino. Poleg tega imajo medmolekularne sile.
• Idealnih plinov ni mogoče najti v realnosti. Toda plini se pri določenih temperaturah in tlakih obnašajo na ta način.
• Plini se pri visokih tlakih in nizkih temperaturah običajno obnašajo kot pravi plini. Realni plini se pri nizkih tlakih in visokih temperaturah obnašajo kot idealni plini.
• Idealne pline je mogoče povezati z enačbo PV=nRT=NkT, medtem ko realnih plinov ni. Za določanje realnih plinov obstajajo veliko bolj zapletene enačbe.
