Једначина стања реалног гаса

Реални гасови су сви гасови који се могу наћи у природи. Код њих нема никаквих занемаривања и идеализовања, зато за њих важи другачија (тј. сложенија) једначина од једначине идеалног гаса.

Разлика између реалног и идеалног гаса

Идеални гас не постоји у природи. Код идеалних гасова важи следеће:

График зависности притиска од запремина код водоника посматран као идеалан и реалан гас

График зависности притиска од запремина код азота посматран као идеалан и реалан гас

• Молекули гаса су материјалне тачке бесконачно малог пречника
• Кретања молекула је по праволинијским путањама, константном брзином при чему су правци и смерови једнако вероватни
• Судар између молекула је апсолутно еластичан, центричан и не долази до губитка енергије
• Међумолекулске привлачне силе су занемарљиве

Пошто је јасно да такви гасови не постоје у природи, али постоје поједини гасови који при веома ниским притисцима и веома високим температурама се приближно понашају као идеални гас.

• Да би смо смањили притисак, морамо повећати запремину (за константну температуре – изотермни процес) и самим тим повећава се растојање између молекула и њихове димензије у односу на растојање се све више смањују и на тај начин се повећава могућност њиховог занемаривања.
• Док са друге стране, ако повећавамо температуре, доћи ће до повећања енергије у честицама (тј. кинетичке енергије, а самим тим и брзине честица) и утицај интеракције се смањује.

Зато је при овим условима разлика између реалног и идеалног гаса веома мала.

Гасови код којих је разлика занемарљива

• једноатомни: хелијум (He), неон (Ne), аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Xe) и радон (Rn) – сви племенити гасови
• двоатомни: кисеоник (O₂), азот (N₂), водоник (H₂), угљен-моноксид (CO)…
• вишеатомни: метан (CH₄), етилен (C₂H₄)
• смеше: ваздух, продукти сагоревања СУС мотора и ложишта…

За реалне гасове важи да молекули имају коначне димензије, а међумолекулске силе се не могу занемарити и судари су нееластични.

Многи гасови чија је велика примена у индустрији, као што су водена пара, амонијачна пара, живина пара итд, понашају се као реални гасови.

Једначина стања реалног гаса

Јоханес ван дер Валс

Ван дер Валсова једначина

Ако будемо урачунавали димензије честица и међумолекулске силе, лако ћемо једначину стања идеалног гаса претворити у Ван дер Валсову једначину реалног гаса:

• Запремина које честице користе за кретање (тј. запремина около честица) је мања од запремине суда, јер и саме честице заузимају неку запремину:

$V=V_{\rm {suda}}-nb$

Фактор за запремину $nb$ кориговао је Ван дер Валс.

Где је $n$ - број молова гаса, $b$ - запремина која заузимају молекули једног мола гаса.

• Притисак који одређујемо заправо је мањи од стварног притиска због међумолекулских привлачних сила. Па важи:

$P=P_{\rm {mereno}}+{\frac {n^{2}}{V^{2}}}a$

Где је ${\frac {n^{2}}{V^{2}}}$ - однос квадратне вредности броја молова гаса и квадрата запремине, $a$ - константа која говори о томе колико су јаке међумолекулске силе.

Одавде се заменом у:

$PV=nRT\,$

добија Ван дер Валсова једначина стања:

$(P_{\rm {mereno}}+{\frac {n^{2}}{V^{2}}}a)(V_{\rm {suda}}-nb)=nRT\,$

На основу ове формуле можемо тачније мерити и вршити експерименте са гасовима који су свугде око нас (гасови који су реални у природи).

Литература

• Механика,Таласно кретање и Топлота, Францис Wестон Сеарс, Научна књига, Београд 1962
• Термодинамика, Др Владмир Симеон, Школска књига, Загреб 1980
• Термодинамика и Термотехника приручник, Бојан Ђорђевић, Владимир Валент, Слободан Шербановић, Ненад Радојковић ИРО ,,Грађевинска књига” Београд 1989
• Dilip Kondepudi, Ilya Prigogine, Modern Thermodynamics, John Wiley & Sons, 1998, ISBN 0-471-97393-9
• Hsieh, Jui Sheng, Engineering Thermodynamics, Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, New Jersey 07632, 1993. ISBN 0-13-275702-8
• Stanley M. Walas, Phase Equilibria in Chemical Engineering, Butterworth Publishers, 1985. ISBN 0-409-95162-5
• M. Aznar, and A. Silva Telles, A Data Bank of Parameters for the Attractive Coefficient of the Peng-Robinson Equation of State, Braz. J. Chem. Eng. vol. 14 no. 1 São Paulo Mar. 1997, ISSN 0104-6632
• Ан интродуцтион то тхермодyнамицс бy Y. V. C. Рао. 
• The corresponding-states principle and its practice: thermodynamic, transport and surface properties of fluids by Hong Wei Xiang

Спољашње везе

• Гасно стање