Læringsmål

1. for å undersøke forskjellene mellom ideelle og virkelige gasser.
2. for å utforske effekten av høyt trykk og lav temperatur på ekte gassprøver.
3. å anvende van Der Waals ligning for å korrigere den ideelle gassloven for reelle gasser ved hjelp av de eksperimentelt bestemte konstantene a og b.en ideell gass er en som samsvarer nøyaktig med prinsippene i den kinetiske molekylære teorien, hvor volumet okkupert av gasspartiklene er ubetydelig i forhold til beholderens totale volum, og det er ingen merkbare intermolekylære attraksjoner eller repulsjoner.

   ekte gasser kan avvike fra ideell oppførsel, spesielt ved høye trykk og lave temperaturer. Omfanget av avvik måles ved hjelp av kompressibilitetsfaktoren. Kompressibilitetsfaktoren oppnås ved å løse for n i den ideelle gassloven: dele produktet av trykk og volum ved produktet av gasskonstanten og temperaturen (PV/RT) for en mol av et gitt stoff. Under ideelle forhold bør dette forholdet MELLOM PV / RT være nøyaktig lik 1.

   Ekte Gasser ved Høyt Trykk

   ved høyere trykk er gassmolekyler nærmere sammen i et rom. Som et resultat av denne trengsel opplever gassmolekyler større attraktive intermolekylære krefter. Intermolekylære krefter holder molekyler sammen mer, reduserer kraften og frekvensen av kollisjoner med beholderveggen og dermed senker trykket under ideelle verdier. I tillegg, ved høyere trykk, opptar molekyler en større andel av beholderens volum. Med andre gassmolekyler som tar opp en større andel av beholderens volum, er det ubebodde volumet av beholderen tilgjengelig for et hvilket som helst molekyl mindre enn under ideelle forhold. Denne reduksjonen i tilgjengelig volum forårsaker en økning i trykk utover ideelle forhold.

   

   Figur 6.14. Omtrentlige kompressibilitetsfaktorer av tre gasser ved 250 K.

   Ekte Gasser Ved Lav Temperatur

   Temperatur påvirker også avvik fra ideell gassadferd (Figur 6.15). Når temperaturen synker, reduseres den gjennomsnittlige kinetiske energien til gasspartiklene. En større andel gassmolekyler har derfor ikke nok kinetisk energi til å overvinne attraktive intermolekylære krefter fra nærliggende atomer. Dette betyr at gassmolekyler blir» klebrige » til hverandre, og kolliderer med beholderens vegger med mindre frekvens og kraft, og reduserer trykket under det for ideelle verdier.

   

   Figur 6.15. Omtrentlig komprimerbarhetsfaktor for nitrogen ved forskjellige temperaturer.

   Van Der Waals-Ligningen

   

   Figur 6.16 Johannes Diderik van Der Waals

   i 1873 utviklet nederlandsk forsker Johannes van der Waals en ligning som kompenserer for avvik fra ideell gassadferd. Van Der Waals-ligningen bruker to ekstra eksperimentelt bestemte konstanter: a, som er et begrep for å korrigere for intermolekylære krefter, og b, som korrigerer for volumet av gassmolekylene(Tabell 6.3 «Utvalgte van Der Waals-Konstanter For Gassmolekyler»).Det skal bemerkes at hvis de nye begrepene a og b er lik null (under ideelle forhold), forenkler ligningen tilbake til den ideelle gassloven: PV = nRT.Tabell 6.3 Utvalgte Van Der Waals-Konstanter for Gassmolekyler.

   	a (L2atm/mol2)	b (L/mol)
   Helium	0.03457	0.0237
   Neon	0.2135	0.01709
   Hydrogen	0.2476	0.02661
   Argon	1.355	0.0320
   Nitric oxide	1.358	0.02789
   Oxygen	1.378	0.03183
   Nitrogen	1.408	0.03913
   Carbon monoxide	1.505	0.03985
   Methane	2.283	0.04278
   Krypton	2.349	0.03978
   Carbon dioxide	3.640	0.04267
   Hydrogen chloride	3.716	0.04081
   Nitrous oxide	3.832	0.04415
   Ammonia	4.225	0.0371
   Xenon	4.250	0.05105

   Eksempel 21

   Bruk van der waals ligning og tabell 6.3 for å bestemme trykket, i atmosfærer, av 2.00 mol oksygen gass i en 30.00 l kolbe ved 25.0 oc.

   Løsning

   \venstre(P+a\ {\venstre}^2\høyre)\ \venstre(V-nb\høyre)=nRT\

   \venstre(P+a\ {\venstre}^2\høyre)\ \venstre(V-nb\høyre)=nRT\
   \venstre(P+{\rm 1.378}\frac{l^2atm}{{mol}^2}\ {\venstre}^2\høyre)\ \venstre(30.00\ l-2.00\ mol\ ({\rm 0.03183}\frac{{\rm l}}{{\rm mol}})\høyre)=(2.00\ mol)\ \venstre(0.08206\ L\ atm\ k^{-1}\ \ {mol}^{-1}\høyre)(\ 298.15\ k)\

   P =1.63 atm

   Key Takeaways

   • en ideell gass er en som samsvarer nøyaktig med prinsippene i den kinetiske molekylære teorien, hvor volumet okkupert av gassen partikler er ubetydelige i forhold til beholderens totale volum, Og det er ingen merkbare intermolekylære attraksjoner eller avstøtninger.en ekte gass er en som avviker fra ideell oppførsel, på grunn av effekten av gasspartikler som opptar et begrenset volum og styrken av intermolekylære krefter.
   • van Der Waals ligning kompenserer for avvik fra ideell gassadferd.