ideální plyn je takový, který odpovídá přesně na principy kinetické molekulové teorie, kde objem obsazený v plynu částic je zanedbatelná v poměru k celkovému objemu nádoby, a nejsou tam žádné výrazné mezimolekulární atrakce nebo repulsions.

reálné plyny se mohou odchýlit od ideálního chování, zejména při vysokých tlacích a nízkých teplotách. Rozsah odchylky se měří pomocí faktoru stlačitelnosti. Faktor stlačitelnosti se získá řešením pro n v zákoně ideálního plynu: vydělením produktu tlaku a objemu produktem plynové konstanty a teploty (PV/RT) pro jeden mol dané látky. Za ideálních podmínek by měl být tento poměr PV / RT přesně roven 1.

reálné plyny při vysokém tlaku

při vyšších tlacích jsou molekuly plynu blíže k sobě v prostoru. V důsledku tohoto přeplnění zažívají molekuly plynu atraktivnější intermolekulární síly. Mezimolekulárních sil drží molekuly pohromadě více, snížení síly a frekvence kolizí s stěny nádoby, a tím snížení tlaku pod ideální hodnoty. Také při vyšším tlaku molekuly zabírají větší část objemu nádoby. S jinými molekulami plynu, které zabírají větší část objemu nádoby, je neobsazený objem nádoby, který je k dispozici jakékoli molekule, menší než v ideálních podmínkách. Toto snížení dostupného objemu způsobuje zvýšení tlaku nad ideální podmínky.

obrázek 6.14. Přibližné faktory stlačitelnosti tří plynů při 250 K.

Reálné Plyny při Nízké Teplotě

Teplota také ovlivňuje odchylky od ideálního chování plynu (Obrázek 6.15). Jak teplota klesá, průměrná kinetická energie částic plynu klesá. Větší část molekul plynu proto nemá dostatečnou kinetickou energii k překonání atraktivních intermolekulárních sil ze sousedních atomů. To znamená, že molekuly plynu se stal „lepkavější“ k sobě a srazí se stěnami nádoby s menší frekvencí a silou, klesá tlak nižší než ideální hodnoty.

obrázek 6.15. Přibližný faktor stlačitelnosti dusíku při různých teplotách.

Van der Waalsova rovnice

Obrázek 6.16 Johannes Diderik van der Waals

V roce 1873, holandský vědec Johannes van der Waalsovy sestavil rovnici, která kompenzuje odchylky od ideálního chování plynu. Van der Waalsovy rovnice se používá další dvě experimentálně stanovené konstanty: a, což je termín k nápravě pro mezimolekulárních sil, a b, který opravuje pro objem molekuly plynu (Tabulka 6.3 „Vybrané van der Waalsovy Konstanty pro Molekuly Plynu“).

Je třeba poznamenat, že pokud nové podmínky a a b jsou rovny nule (za ideálních podmínek), rovnice zjednodušuje zpět na ideálního plynu: PV = nRT.

tabulka 6.3 vybrané Van der Waalsovy konstanty pro molekuly plynu.