Hvilke egenskaber har reelle gasser, der modsiger antagelserne om kinetisk-molekylær teori?

Den kinetiske molekylære teori om gasser gør flere antagelser om opførslen af ​​gasmolekyler, som er idealiseringer, der fungerer godt for mange reelle gasser under visse betingelser. Imidlertid afviger reelle gasser fra disse antagelser, især ved høje tryk og lave temperaturer. Her er de vigtigste egenskaber ved virkelige gasser, der modsiger antagelserne om den kinetiske molekylære teori:

1. Attraktive og frastødende kræfter:

* antagelse: Den kinetiske molekylære teori antager, at gasmolekyler har ubetydelige intermolekylære kræfter.

* virkelighed: Ægte gasmolekyler oplever attraktive kræfter (som van der Waals -styrker) i tæt afstande og frastødende kræfter i meget korte afstande. Disse kræfter bliver betydelige ved høje tryk eller lave temperaturer, når molekyler er tættere sammen.

2. Ikke-nul molekylær volumen:

* antagelse: Den kinetiske molekylære teori antager, at gasmolekyler har ubetydelig volumen sammenlignet med beholderens volumen.

* virkelighed: Ægte gasmolekyler har et begrænset volumen. Dette volumen bliver markant ved høje tryk, når molekyler pakkes tættere sammen.

3. Ikke-ideelle kollisioner:

* antagelse: Den kinetiske molekylære teori antager, at kollisioner mellem gasmolekyler er perfekt elastiske uden tab af energi.

* virkelighed: Ægte gaskollisioner kan involvere nogle energitab på grund af de intermolekylære kræfter. Disse kræfter kan få molekyler til at "klæbe" sammen i korte perioder, hvilket påvirker energioverførslen under kollisioner.

4. Ikke-ensartet hastighedsfordeling:

* antagelse: Den kinetiske molekylære teori antager, at gasmolekyler har en ensartet fordeling af hastigheder ved en given temperatur.

* virkelighed: I reelle gasser afviger fordelingen af ​​hastigheder fra den ideelle Maxwell-Boltzmann-fordeling, især ved høje tryk og lave temperaturer.

Konsekvenser af disse afvigelser:

* Ægte gasser er mere komprimerbare end ideelle gasser: Dette skyldes de attraktive kræfter mellem molekyler, som gør det muligt for dem at blive pakket nærmere sammen.

* Ægte gasser har forskellige kogepunkter end ideelle gasser: Attraktive kræfter mellem molekyler påvirker den energi, der kræves for at overvinde disse kræfter, og komme ind i gasfasen.

* Real gasadfærd kan afvige markant fra ideelle gaslove: Den ideelle gaslov (PV =NRT) er kun en tilnærmelse for reelle gasser, især ved høje tryk og lave temperaturer.

Hvornår bliver disse afvigelser betydelige?

* Højt tryk: Ved høje tryk er molekyler tættere sammen, hvilket gør intermolekylære kræfter og molekylvolumen mere markant.

* Lav temperatur: Ved lave temperaturer har molekyler mindre kinetisk energi, hvilket gør intermolekylære kræfter mere markante.

Sådan redegøres for ægte gasadfærd:

* statens ligninger: Ligninger som Van der Waals-ligningen og Redlich-Kwong-ligningen forsøger at redegøre for afvigelserne af reelle gasser fra ideel gasadfærd ved at indføre korrektionsfaktorer for intermolekylære kræfter og molekylvolumen.

Sammenfattende, mens den kinetiske molekylære teori giver et nyttigt fundament til forståelse af gasadfærd, udviser reelle gasser afvigelser fra disse ideelle antagelser, især ved høje tryk og lave temperaturer. Disse afvigelser er vigtige at overveje for nøjagtige forudsigelser af gasadfærd i forskellige anvendelser.