İdeal Gaz ve Gerçek Gaz
Gaz, maddenin var olduğu durumlardan biridir. Katılardan ve sıvılardan çelişkili özelliklere sahiptir. Gazların bir düzeni yoktur ve herhangi bir uzayı işgal ederler. Davranışları sıcaklık, basınç vb. gibi değişkenlerden büyük ölçüde etkilenir.
İdeal Gaz Nedir?
İdeal gaz, çalışma amaçlarımız için kullandığımız teorik bir kavramdır. Bir gazın ideal olması için aşağıdaki özelliklere sahip olmaları gerekir. Bunlardan biri eksikse, gaz ideal gaz olarak kabul edilmez.
• Gaz molekülleri arasındaki moleküler kuvvetler ihmal edilebilir.
• Gaz molekülleri nokta parçacıklar olarak kabul edilir. Bu nedenle, gaz moleküllerinin kapladığı alanla karşılaştırıldığında, moleküllerin hacimleri önemsizdir.
Normalde gaz halindeki moleküller herhangi bir alanı doldurur. Bu nedenle, büyük bir boşluk hava tarafından işgal edildiğinde, gaz molekülünün kendisi boşlukla karşılaştırıldığında çok küçüktür. Bu nedenle, gaz moleküllerini nokta parçacıklar olarak varsaymak bir dereceye kadar doğrudur. Bununla birlikte, önemli bir hacme sahip bazı gaz molekülleri vardır. Birimin yok sayılması bu durumlarda hata verir. İlk varsayıma göre, gaz halindeki moleküller arasında moleküller arası bir etkileşim olmadığını dikkate almalıyız. Bununla birlikte, gerçekte, bunlar arasında en azından zayıf etkileşimler vardır. Ancak gaz halindeki moleküller hızlı ve rastgele hareket eder. Bu nedenle, diğer moleküller ile moleküler etkileşimler yapmak için yeterli zamanları yoktur. Dolayısıyla bu açıdan bakıldığında birinci varsayımı da kabul etmek bir bakıma geçerlidir. İdeal gazların teorik olduğunu söylesek de %100 doğru olduğunu söyleyemeyiz. Gazların ideal gazlar gibi davrandığı bazı durumlar vardır. İdeal bir gaz, basınç, hacim ve sıcaklık olmak üzere üç değişken ile karakterize edilir. Aşağıdaki denklem ideal gazları tanımlar.
PV=nRT=NkT
P=mutlak basınç
V=hacim
n=mol sayısı
N=molekül sayısı
R=evrensel gaz sabiti
T=mutlak sıcaklık
K=Boltzmann sabiti
Kısıtlamalar olmasına rağmen, yukarıdaki denklemi kullanarak gazların davranışını belirliyoruz.
Gerçek Gaz Nedir?
Yukarıda verilen iki varsayımdan biri veya her ikisi geçersiz olduğunda, bu gazlar gerçek gazlar olarak bilinir. Aslında doğal ortamda gerçek gazlarla karşılaşıyoruz. Gerçek bir gaz, çok yüksek basınçlarda ideal durumdan farklıdır. Bunun nedeni, çok yüksek bir basınç uygulandığında gazın doldurulduğu hacmin çok küçülmesidir. O zaman boşlukla karşılaştırıldığında molekülün boyutunu göz ardı edemeyiz. Ayrıca ideal gazlar çok düşük sıcaklıklarda gerçek duruma gelirler. Düşük sıcaklıklarda gaz moleküllerinin kinetik enerjisi çok düşüktür. Bu nedenle yavaş hareket ederler. Bu nedenle gaz molekülleri arasında göz ardı edemeyeceğimiz moleküller arası etkileşim olacaktır. Gerçek gazlar için farklı davrandıkları için yukarıdaki ideal gaz denklemini kullanamayız. Gerçek gazların hesaplanması için daha karmaşık denklemler vardır.
İdeal ve Gerçek Gazlar arasındaki fark nedir?
• İdeal gazların moleküller arası kuvvetleri yoktur ve gaz molekülleri nokta parçacıklar olarak kabul edilir. Buna karşılık gerçek gaz moleküllerinin bir boyutu ve hacmi vardır. Ayrıca moleküller arası güçleri vardır.
• İdeal gazlar gerçekte bulunamaz. Ancak gazlar belirli sıcaklık ve basınçlarda bu şekilde davranırlar.
• Gazlar, yüksek basınçlarda ve düşük sıcaklıklarda gerçek gazlar gibi davranma eğilimindedir. Gerçek gazlar, düşük basınçlarda ve yüksek sıcaklıklarda ideal gazlar gibi davranır.
• İdeal gazlar PV=nRT=NkT denklemiyle ilişkilendirilebilirken gerçek gazlar olamaz. Gerçek gazları belirlemek için çok daha karmaşık denklemler vardır.
