Unterschied zwischen realem und idealem Gas

Hauptunterschied - Real vs Ideal Gas

Ein Gas ist eine Art physikalischer Zustand, in dem Materie existieren kann. Wenn sich die Partikel oder die Moleküle einer Verbindung frei innerhalb eines Behälters bewegen können, wird diese Verbindung als Gas bezeichnet. Der gasförmige Zustand unterscheidet sich von den beiden anderen physikalischen Zuständen (fester und flüssiger Zustand), je nachdem, wie Partikel oder Moleküle gepackt werden. Ein echtes Gas ist eine gasförmige Verbindung, die wirklich existiert. Ein ideales Gas ist eine gasförmige Verbindung, die in der Realität nicht existiert, sondern ein hypothetisches Gas ist. Einige gasförmige Verbindungen zeigen jedoch in etwa ein ähnliches Verhalten wie ideale Gase bei bestimmten Temperatur- und Druckbedingungen. Daher können wir Gasgesetze für diese Art von realen Gasen anwenden, indem wir davon ausgehen, dass sie ideale Gase sind. Obwohl die richtigen Bedingungen gegeben sind, kann ein reales Gas aufgrund der Unterschiede zwischen echtem und idealem Gas nicht zu 100% dem Verhalten eines idealen Gases nahekommen. Der Hauptunterschied zwischen echtem und idealem Gas ist das Reale Gasmoleküle haben intermolekulare Kräfte, wohingegen ein ideales Gas keine intermolekularen Kräfte hat.

Wichtige Bereiche

1. Was ist ein echtes Gas?
     - Definition, spezifische Eigenschaften
2. Was ist ein ideales Gas?
     - Definition, spezifische Eigenschaften
3. Was ist der Unterschied zwischen realem und idealem Gas?
     - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Gas, Idealgas, Gasgesetze, intermolekulare Kräfte, Echtgas

Was ist ein echtes Gas?

Ein echtes Gas ist eine gasförmige Verbindung, die in der Umwelt wirklich vorhanden ist. Diese realen Gase bestehen aus verschiedenen Atomen oder Molekülen, die als Teilchen bezeichnet werden. Diese Gaspartikel sind ständig in Bewegung. Ein Gaspartikel hat ein bestimmtes Volumen und eine bestimmte Masse. Daher hat ein Gas ein bestimmtes Volumen und eine Masse. Das Volumen eines Gases wird als das Volumen des Behälters betrachtet, in dem sich das Gas befindet.

Einige reale Gase bestehen aus Atomen. Beispielsweise besteht Heliumgas aus Heliumatomen. Andere Gase bestehen jedoch aus Molekülen. Zum Beispiel besteht Stickstoffgas aus N₂ Moleküle. Daher haben diese Gase eine Masse und ein Volumen.

Außerdem haben echte Gasmoleküle intermolekulare Anziehungspunkte zwischen sich. Diese Anziehungskräfte werden Van-der-Waal-Wechselwirkungen genannt. Diese Anziehungskräfte sind schwach. Kollisionen zwischen realen Gasmolekülen sind nicht elastisch. Das bedeutet, wenn zwei reale Gaspartikel miteinander kolloidieren, kann eine Änderung der Energie des Partikels und eine Änderung seiner Bewegungsrichtung beobachtet werden.

Einige reale Gase können sich jedoch unter niedrigen Druck- und Hochtemperaturbedingungen als ideale Gase verhalten. Bei hohen Temperaturen wird die kinetische Energie von Gasmolekülen erhöht. Daher beschleunigen sich die Bewegungen von Gasmolekülen. Dies führt zu weniger oder keinen intermolekularen Wechselwirkungen zwischen realen Gasmolekülen.

Daher können wir bei niedrigem Druck und hohen Temperaturen Gasgesetze für reale Gase anwenden. Zum Beispiel bei niedrigem Druck und hoher Temperatur;

PV / nRT ≈ 1

Wobei P der Druck des Gases ist,

               V ist das Volumen des Gases,

               n ist die Anzahl der Mole Gas,

               R ist die ideale Gaskonstante und

               T ist die Temperatur des Systems.

Dieser Wert wird als bezeichnet Kompressibilitätsfaktor. Es ist ein Wert, der als Korrekturfaktor für die Abweichung einer Eigenschaft eines realen Gases von einem idealen Gas verwendet wird. Aber für echte Gase PV ≠ nRT.

Abbildung 1: Kompressibilitätsfaktor für verschiedene Gase im Vergleich zu einem idealen Gas

Obwohl der Wert von PV / nRT nicht genau gleich 1 ist, ist er bei niedrigem Druck und hohen Temperaturbedingungen ungefähr gleich.

Was ist ein ideales Gas?

Ein ideales Gas ist ein hypothetisches Gas, das in der Umgebung nicht wirklich vorhanden ist. Das Konzept des idealen Gases wurde eingeführt, da das Verhalten realer Gase kompliziert ist und sich voneinander unterscheidet und das Verhalten eines realen Gases in Bezug auf die Eigenschaften eines idealen Gases beschrieben werden kann.

Ideale Gase sind gasförmige Verbindungen, die aus sehr kleinen Molekülen bestehen, die ein vernachlässigbares Volumen und eine Masse haben. Wie wir bereits wissen, bestehen alle realen Gase aus Atomen oder Molekülen, die ein bestimmtes Volumen und eine Masse haben. Die Kollisionen zwischen idealen Gasmolekülen sind elastisch. Das heißt, es gibt keine Änderungen in der kinetischen Energie oder der Bewegungsrichtung des Gasteilchens.

Es gibt keine Anziehungskräfte zwischen idealen Gaspartikeln. Daher bewegen sich die Teilchen hier und da frei. Ideale Gase können jedoch bei hohen Drücken und niedrigen Temperaturen zu echten Gasen werden, da sich die Gaspartikel mit einer reduzierten kinetischen Energie aneinander annähern, was zur Bildung intermolekularer Kräfte führt.

Abbildung 2: Das Verhalten von Idealgas in Bezug auf das He-Gas und das CO2-Gas

Ein ideales Gas gehorcht allen Gasgesetzen ohne Annahmen. Der Wert für PV / nRT für ein ideales Gas ist gleich 1. Daher ist der Wert für PV gleich dem Wert für nRT. Wenn dieser Wert (Kompressibilitätsfaktor) für ein bestimmtes Gas gleich 1 ist, ist es ein ideales Gas.  

Unterschied zwischen realem und idealem Gas

Definition

Echtes Gas: Ein echtes Gas ist eine gasförmige Verbindung, die in der Umwelt wirklich vorhanden ist.

Ideales Gas: Ein ideales Gas ist ein hypothetisches Gas, das in der Umgebung nicht wirklich vorhanden ist.

Intermolekulare Sehenswürdigkeiten

Echtes Gas: Es gibt intermolekulare Anziehungskräfte zwischen realen Gasteilchen.

Ideales Gas: Es gibt keine intermolekularen Anziehungskräfte zwischen idealen Gaspartikeln.

Gaspartikel

Echtes Gas: Die Partikel in einem realen Gas haben ein bestimmtes Volumen und eine Masse.

Ideales Gas: Die Partikel in einem idealen Gas haben kein bestimmtes Volumen und keine Masse.

Kollisionen

Echtes Gas: Kollisionen zwischen realen Gasmolekülen sind nicht elastisch.

Ideales Gas: Kollisionen zwischen idealen Gasmolekülen sind elastisch.

Kinetische Energie

Echtes Gas: Die kinetische Energie realer Gaspartikel wird durch Stöße verändert.

Ideales Gas: Die kinetische Energie der idealen Gaspartikel ist konstant.

Ändern Sie den Staat

Echtes Gas: Ein echtes Gas kann sich bei niedrigem Druck und hohen Temperaturen als ideales Gas verhalten.

Ideales Gas: Ein ideales Gas kann sich bei hohem Druck und niedrigen Temperaturen wie ein echtes Gas verhalten.

Fazit

Echte Gase sind gasförmige Verbindungen, die in der Umwelt wirklich vorhanden sind. Ideale Gase sind aber hypothetische Gase, die nicht wirklich existieren. Diese idealen Gase können verwendet werden, um das Verhalten realer Gase zu verstehen. Bei der Anwendung eines Gasgesetzes für ein reales Gas können wir davon ausgehen, dass sich echte Gase bei niedrigem Druck und hohen Temperaturbedingungen als ideale Gase verhalten. Der genaue Weg ist jedoch, Korrekturfaktoren für die Berechnungen zu verwenden, anstatt davon auszugehen. Die Korrekturfaktoren werden erhalten, indem die Differenz zwischen realem und idealem Gas bestimmt wird.

Verweise:

1. „Echte Gase“. Chemie LibreTexts, Libretexts, 1. Februar 2016, hier verfügbar. Abgerufen am 6. September 2017.
2. „Kompressibilitätsfaktor“. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 11. August 2017, hier verfügbar. Abgerufen am 6. September 2017.
3. „Ideales Gas“. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 30. August 2017, hier verfügbar. Abgerufen am 6. September 2017.

Bildhöflichkeit:

1. "Factor Z vs" Von Antoni Salvà - Eigene Arbeit (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia