علم شیمی این علمی است که ترکیب و تحولاتی را که ممکن است در هر نوع از اشکال وجود داشته باشد ، مورد مطالعه قرار می دهد. یکی از مهمترین زمینه های مطالعه در شیمی این است که گازها، زیرا انجام تجزیه و تحلیل رفتار آنها در زمین ضروری است.
گازها ، همانطور که در کل رشته در نظر گرفته شده است ، باید با استفاده از معادلات و سایر عناصر ریاضی و آماری ، که به هر حال بسته به نوع گاز و شرایط اطراف آن متفاوت هستند ، توضیح داده شوند. به دلیل پیچیدگی این محاسبات ، شیمی دان جان ون هلمونت (همان شخصی كه مفهوم گاز را ایجاد كرد) قانون مشهوری را تهیه كرد كه تمایل به رفتار گاز، در رابطه آن بین انرژی جنبشی و دما.
قانون ون هلمونت، در ساده ترین نسخه آن ، نشان می دهد که در دمای ثابت ، حجم یک جرم ثابت گاز با فشاری که وارد می کند ، معکوس باشد: P * V = k ثابت. با این حال ، مانند هر سهم علمی ، باید قابلیت جمع آوری و قابلیت اطمینان آن را داشته باشد ، که مشخص شد در همه موارد اتفاق نمی افتد.
نتیجه گیری این است که این اشتباه نبوده است ، بلکه قانون چنین بوده است فقط برای یک گاز نظری کار می کرد، فرض گازی که در آن مولکول ها بین آنها فرو نریزند ، همیشه تعداد مولکول های یکسانی دارند که در همان شرایط فشار و دما حجم یکسانی را اشغال می کنند و هیچ نیروی جذاب و دافعه ای ندارند.
گاز ایده آل، علی رغم عدم نمایش گازی که واقعاً وجود دارد ، این یک است ابزاری برای تسهیل تعداد زیادی محاسبات ریاضی.
معادله عمومی گازهای ایده آلعلاوه بر این ، این نتیجه از ترکیب دو قانون اساسی دیگر برای شیمی است ، که همچنین فرض می کند گازها با مشخصات گازهای ایده آل مطابقت دارند. قانون بویل-ماریوت ، حجم و فشار مقداری گاز را در دمای ثابت مرتبط می کند ، زیرا می بیند که متناسب عکس هستند. قانون چارلز - گی لوساک حجم و دما را به هم مرتبط می کند ، زیرا با فشار ثابت متناسب هستند.
امکان ایجاد a وجود ندارد لیست بتونی گازهای ایده آل، زیرا همانطور که گفته شد این یک منحصر به فرد است گاز فرضی. اگر می توانید مجموعه ای از گازها (از جمله گازهای نجیب) را لیست کنید که تصفیه آنها می تواند با گازهای ایده آل یکسان باشد ، زیرا تا زمانی که شرایط فشار و دما نرمال باشد ، ویژگی ها مشابه هستند.
- نیتروژن
- اکسیژن
- هیدروژن
- دی اکسید کربن
- هلیوم
- نئون
- آرگون
- کریپتون
- زنون
- رادون
گازهای واقعی آنها در تضاد با ایده آل ها ، کسانی هستند که رفتاری ترمودینامیکی دارند و بنابراین از معادله حالت گازهای ایده آل پیروی نمی کنند. در فشار زیاد و دمای پایین ، ناگزیر باید گازها را واقعی قلمداد کرد. در این صورت گفته می شود که گاز در شرایط چگالی بالا است.
تفاوت اساسی بین گاز ایده آل و گاز واقعی این است که دومی نمی تواند به طور نامحدود فشرده شود ، اما ظرفیت فشرده سازی آن نسبت به فشار و سطح دما است.
گازهای واقعی آنها همچنین یک معادله حالت دارند که رفتار آنها را توصیف می کند ، همان چیزی است که توسط آنها ارائه شده است ون در والس در سال 1873. معادله در شرایط فشار کم امکان پذیری نسبتاً بالایی دارد و معادله گاز ایده آل را تا حدی اصلاح می کند: P * V = n * R * T ، جایی که n تعداد مول گاز است ، و R یک ثابت به نام "ثابت گاز".
گازهایی که رفتاری شبیه به گازهای ایده آل ندارند ، گاز واقعی نامیده می شوند. لیست زیر چند نمونه از این گازها را نشان می دهد ، اگرچه مواردی که قبلاً به عنوان گازهای ایده آل ذکر شده اند نیز می توانند اضافه شوند ، اما این بار در شرایط فشار بالا و / یا درجه حرارت پایین.
- آمونیاک
- متان
- اتان
- اتن
- پروپان
- بوتان
- پنتان
- بنزن
