Príklad príkladu ideálneho plynu vs neideálneho plynu

Príklad príkladu Van Der Waalsovej rovnice

Pri nízkych teplotách sa skutočné plyny správajú ako ideálne plyny. Tetra Images - Jessica Peterson, Getty Images

Tento príklad problému ukazuje, ako vypočítať tlak plynového systému pomocou zákon o ideálnom plyne a van der Waalovej rovnice. Ukazuje tiež rozdiel medzi ideálnym a neideálnym plynom.

Problém van der Waalsovej rovnice

Vypočítajte tlak, ktorým pôsobí 0,3000 mol hélia v 0,2000 l nádobe pri -25 °C pomocou
a. zákon o ideálnom plyne
b. Van der Waals rovnica
Aký je rozdiel medzi neideálnymi a ideálnymi plynmi?
Vzhľadom na to:
a_On= 0,0341 atm.L^dva/mol^dva
b_On= 0,0237 l-mol

Ako vyriešiť problém

Časť 1: Zákon ideálneho plynu
The ideálny plyn zákon je vyjadrený vzorcom:
PV = nRT
kde
P = tlak
V = volume
n = počet krtkov plynu
R = konštanta ideálneho plynu = 0,08206 L·atm/mol·K
T = absolútna teplota
Nájdite absolútnu teplotu
T = °C + 273,15
T = -25 + 273,15
T = 248,15 K
Nájdite tlak
PV = nRT
P = nRT/V
P = (0,3000 mol)(0,08206 l·atm/mol·K)(248,15)/0,2000 l
P_ideálne= 30,55 atm
Časť 2: Van der Waalsova rovnica
Van der Waalsova rovnica je vyjadrená vzorcom
P + a (n/V)^dva= nRT/(V-nb)
kde
P = tlak
V = volume
n = počet mólov plynu
a = príťažlivosť medzi jednotlivými časticami plynu
b = priemerný objem jednotlivých častíc plynu
R = konštanta ideálneho plynu = 0,08206 L·atm/mol·K
T = absolútna teplota
Vyriešte tlak
P = nRT/(V-nb) - a(n/V)^dva
Aby sa matematika ľahšie sledovala, rovnica sa rozdelí na dve časti
P = X - Y
kde
X = nRT/(V-nb)
Y = a (n/V)^dva
X = P = nRT/(V-nb)
X = (0,3000 mol) (0,08206 l atm/mol K) (248,15)/[0,2000 l - (0,3000 mol) (0,0237 l/mol)]
X = 6,109 l·atm/(0,2000 l – 0,007 l)
X = 6,109 l·atm/0,19 l
X = 32,152 atm
Y = a (n/V)^dva
Y = 0,0341 atm.L^dva/mol^dvax [0,3000 mol/0,2000 l]^dva
Y = 0,0341 atm.L^dva/mol^dvax (1,5 mol/l)^dva
Y = 0,0341 atm.L^dva/mol^dvax 2,25 mol^dva/L^dva
Y = 0,077 atm
Znova skombinujte, aby ste našli tlak
P = X - Y
P = 32,152 atm - 0,077 atm
P_neideálne= 32,075 atm
Časť 3 - Nájdite rozdiel medzi ideálnymi a neideálnymi podmienkami
P_neideálne- P_ideálne= 32,152 atm - 30,55 atm
P_neideálne- P_ideálne= 1,602 atm
odpoveď:
Tlak pre ideálny plyn je 30,55 atm a tlak pre van der Waalsa rovnica neideálneho plynu bolo 32,152 atm.Neideálny plyn mal väčší tlak o 1,602 atm.

Ideálne verzus neideálne plyny

Ideálny plyn je taký, v ktorom molekuly navzájom neinteragujú a nezaberajú žiadne miesto. V ideálnom svete sú zrážky medzi molekulami plynu úplne elastické. Všetky plyny v skutočnom svete majú molekuly s priemermi, ktoré sa navzájom ovplyvňujú, takže pri použití akejkoľvek formy zákona o ideálnom plyne a van der Waalsovej rovnice je vždy trochu chyba.

Vzácne plyny sa však správajú podobne ako ideálne plyny, pretože sa nezúčastňujú chemických reakcií s inými plynmi. Najmä hélium pôsobí ako ideálny plyn, pretože každý atóm je taký malý.

Iné plyny sa správajú podobne ako ideálne plyny, keď sú pri nízkych tlakoch a teplotách. Nízky tlak znamená málo interakcií medzi molekulami plynu. Nízka teplota znamená, že molekuly plynu majú menšiu kinetickú energiu, takže sa nepohybujú toľko, aby interagovali medzi sebou alebo s nádobou.