Peamine erinevus – ideaalse gaasi seadus vs Van der Waalsi võrrand
Ideaalse gaasi seadus on põhiseadus, samas kui Van der Waalsi võrrand on ideaalse gaasi seaduse muudetud versioon. Peamine erinevus ideaalse gaasi seaduse ja van der Waalsi võrrandi vahel on see, et ideaalse gaasi seaduse võrrandit kasutatakse ideaalsete gaaside jaoks, samas kui Van der Waali võrrandit saab kasutada nii ideaalgaaside kui ka reaalsete gaaside jaoks.
Gaasid on ühendid, mis esinevad aine gaasilises faasis. Gaasi käitumise ja omaduste mõistmiseks kasutatakse gaasiseadusi. Neid gaasiseadusi kasutatakse ideaalsete gaaside omaduste kirjeldamiseks. Ideaalne gaas on hüpoteetiline gaasiline ühend, millel on ainulaadsed omadused, st ideaalsete gaasimolekulide vahel puuduvad tõmbejõud. Reaalsed gaasid erinevad aga ideaalgaasidest väga palju. Kuid mõned tõelised gaasid käituvad sobivate tingimuste (kõrge temperatuuri ja madala rõhu) korral ideaalsete gaasidena. Seetõttu muudetakse gaasiseadusi enne nende kasutamist tõeliste gaasidega.
Mis on ideaalse gaasi seaduse võrrand?
Ideaalse gaasiseaduse võrrand on keemia põhiseadus. Ideaalse gaasi seadus näitab, et ideaalse gaasi rõhu ja ruumala korrutis on võrdeline ideaalse gaasi temperatuuri ja gaasiosakeste arvu korrutisega. Ideaalse gaasiseaduse võrrandi saab esitada järgmiselt.
PV=NkT
Kus P on rõhk, V on ruumala, N on gaasiosakeste arv ja T on ideaalse gaasi temperatuur. "k" on proportsionaalsuskonstant, mida nimetatakse Boltzmanni konstandiks (selle konstandi väärtus on 1.38 x 10-23 J/K). Selle võrrandi kõige levinum vorm on aga järgmine.
PV=nRT
Kus P on rõhk, V on ruumala, n on gaasi moolide arv ja T on gaasi temperatuur. R on tuntud kui universaalne gaasikonstant (8,314 Jmol-1K-1). Selle võrrandi saab saada järgmiselt.
Boltzmanni konstant (k)=R/N
Rakendades seda seost põhivõrrandile, PV=N x (R/N) x T
PV=RT
N-i moolide arvu puhul
PV=nRT
Mis on Van der Waalsi võrrand?
Van der Waali võrrand on ideaalse gaasi seaduse muudetud versioon. Seda võrrandit saab kasutada nii ideaalsete kui ka pärisgaaside jaoks. Ideaalse gaasi seadust ei saa kasutada reaalsete gaaside puhul, kuna gaasimolekulide maht on tegeliku gaasi ruumalaga võrreldes märkimisväärne ja reaalsete gaasimolekulide vahel on tõmbejõud (ideaalgaasi molekulide maht on kogumahuga võrreldes tühine ja gaasimolekulide vahel puuduvad tõmbejõud). Van der Waali võrrandi saab esitada järgmiselt.
(P + a{n/V}2) ({V/n} – b)=nRT
Siin on “a” konstant, mis sõltub gaasi tüübist, ja b on samuti konstant, mis annab ruumala gaasimooli kohta (mis hõivavad gaasimolekulid). Neid kasutatakse ideaalse seaduse võrrandi parandustena.
Joonis 01: pärisgaasid käituvad ideaalgaasidest erinev alt
Helitugevuse korrigeerimine
Reaalse gaasimolekuli ruumala ei ole tühine (erinev alt ideaalgaasidest). Seetõttu tehakse helitugevuse korrigeerimine. (V-b) on helitugevuse parandus. See annab tegeliku mahu, mis on gaasimolekuli liikumiseks saadaval (tegelik maht=kogumaht – efektiivne ruumala).
Rõhu korrigeerimine
Gaasi rõhk on rõhk, mille gaasimolekul avaldab mahuti seinale. Kuna reaalsete gaasimolekulide vahel on tõmbejõud, erineb rõhk ideaalse käitumise omast. Seejärel tuleks teha rõhu korrigeerimine. (P + a{n/V}2) on rõhu parandus. (Ideaalne rõhk=vaadeldav rõhk + rõhu korrigeerimine).
Mis vahe on ideaalse gaasi seadusel ja Van der Waalsi võrrandil?
Ideaalne gaasiseadus vs Van der Waalsi võrrand |
|
| Ideaalse gaasiseaduse võrrand on keemia põhiseadus. | Van der Waali võrrand on ideaalse gaasi seaduse muudetud versioon. |
| Võrrand | |
| Ideaalne gaasiseaduse võrrand on PV=NkT | Van der Waali võrrand on (P + a{n/V}2) ({V/n} – b)=nRT |
| Loodus | |
| Ideaalse gaasiseaduse võrrand ei ole muudetud versioon. | Van der Waali võrrand on muudetud versioon, mis sisaldab mõningaid parandusi tõelise gaasi rõhu ja ruumala suhtes. |
| Komponendid | |
| Ideaalse gaasi seaduse võrrand on antud ideaalsete gaaside jaoks. | Van der Waali võrrandit saab kasutada nii ideaalsete kui ka pärisgaaside jaoks. |
Kokkuvõte – ideaalse gaasi seadus vs Van der Waalsi võrrand
Gaasi olek on üks aine kolmest põhifaasist. Gaasi käitumist ja omadusi saab määrata või ennustada gaasiseaduste abil. Ideaalse gaasi seadus on põhiseadus, mida saab kasutada ideaalsete gaaside puhul. Kuid reaalsete gaaside puhul tuleks ideaalse gaasi seaduse võrrandit muuta. Ideaalse gaasi seaduse ja van der Waalsi võrrandi erinevus seisneb selles, et ideaalsete gaaside jaoks on antud ideaalse gaasi seaduse võrrand, samas kui Van der Waali võrrandit saab kasutada nii ideaalgaaside kui ka reaalsete gaaside jaoks.
