een ideaal gas is een gas dat exact overeenkomt met de principes van de kinetische moleculaire theorie, waarbij het volume dat door de gasdeeltjes wordt ingenomen verwaarloosbaar is ten opzichte van het totale volume van de tank en er geen merkbare intermoleculaire aantrekkingen of afstotingen zijn.

reële gassen kunnen afwijken van het ideale gedrag, vooral bij hoge drukken en lage temperaturen. De mate van afwijking wordt gemeten met behulp van de samendrukbaarheidsfactor. De samendrukbaarheidsfactor wordt verkregen door n op te lossen in de ideale gaswet: het product van druk en volume delen door het product van de gasconstante en-temperatuur (PV/RT) voor één mol van een bepaalde stof. Onder ideale omstandigheden moet deze verhouding PV / RT exact gelijk zijn aan 1.

reële gassen bij hoge druk

bij hogere druk liggen gasmoleculen dichter bij elkaar in een ruimte. Als gevolg van deze verdringing, gasmoleculen ervaren Grotere aantrekkelijke intermoleculaire krachten. Intermoleculaire krachten houden moleculen meer bij elkaar, waardoor de kracht en frequentie van botsingen met de container wand en dus het verlagen van de druk onder ideale waarden. Ook nemen moleculen bij hogere druk een groter deel van het volume van de container in beslag. Met andere gasmoleculen die een groter deel van het volume van de container opnemen, is het onbezette volume van de container beschikbaar voor om het even welk molecuul kleiner dan in ideale omstandigheden. Deze afname van het beschikbare volume veroorzaakt een toename van de druk buiten ideale omstandigheden.

figuur 6.14. Benaderende samendrukbaarheidsfactoren van drie gassen bij 250 K.

reële gassen bij lage temperatuur

temperatuur beïnvloedt ook afwijkingen van het ideale gasgedrag (figuur 6.15). Naarmate de temperatuur daalt, neemt de gemiddelde kinetische energie van de gasdeeltjes af. Een groter deel van de gasmoleculen hebben daarom onvoldoende kinetische energie om aantrekkelijke intermoleculaire krachten van naburige atomen te overwinnen. Dit betekent dat gasmoleculen “kleveriger” aan elkaar worden, en botsen met de wanden van de container met minder frequentie en kracht, waardoor de druk onder die van ideale waarden daalt.

figuur 6.15. Benaderende samendrukbaarheidsfactor van stikstof bij verschillende temperaturen.

de vergelijking van der Waals

figuur 6.16 Johannes Diderik van der Waals

in 1873 ontwikkelde de Nederlandse wetenschapper Johannes Van der Waals een vergelijking die afwijkingen van het ideale gasgedrag compenseert. De Van der Waals vergelijking maakt gebruik van twee extra experimenteel bepaalde constanten: a, wat een term is om te corrigeren voor intermoleculaire krachten, en b, die corrigeert voor het volume van de gasmoleculen (tabel 6.3 “geselecteerde Van der Waals constanten voor gasmoleculen”).

opgemerkt moet worden dat als de nieuwe termen a en b gelijk zijn aan nul (onder ideale omstandigheden), de vergelijking terug naar de ideale gaswet vereenvoudigt: PV = nRT.

tabel 6.3 geselecteerde Van der Waals-constanten voor gasmoleculen.