الغاز المثالي مقابل الغاز الحقيقي: الفرق والمقارنة

الهواء الذي يحيط بنا ، والحيوانات الموجودة حولنا ، وحتى أجسامنا تتكون من جزيئات وغازات مختلفة. هذه الغازات جزء أساسي من حياتنا. نتنفس ونطلق الغازات كل ثانية.

لكن هناك أنواعًا مميزة من الغازات. حتى أن بعضها افتراضي. يساعدنا الفرق بين الغاز المثالي والغاز الحقيقي على فهم الغازات بطريقة أفضل.

الوجبات السريعة الرئيسية

1. الغاز المثالي هو غاز نظري يتبع قوانين الغاز تمامًا ، بينما الغاز الحقيقي ينحرف عن هذه القوانين بسبب القوى بين الجزيئات.
2. الغازات المثالية ليس لها حجم أو قوى بين الجزيئات ، بينما الغازات الحقيقية لها حجم وقوى بين الجزيئات.
3. لا يمكن تسييل الغازات المثالية أبدًا ، بينما يمكن تسييل الغازات الحقيقية في درجات حرارة منخفضة وضغوط عالية.

الغاز المثالي مقابل الغاز الحقيقي

الغاز المثالي هو غاز نظري لا يخضع لتفاعلات بين الجسيمات. مفهوم الغاز المثالي مفيد ويخضع لقانون الغاز المثالي. الغاز الحقيقي هو غاز يتصرف وفقًا لقوانين الغاز ، التي تصف كيفية ارتباط ضغط ودرجة حرارة وحجم الغاز ببعضهما البعض.

الغاز المثالي هو غاز نظري ، مما يعني أنه غير موجود في الواقع. يلتزم بقوانين الغاز في جميع ظروف الضغط ودرجة الحرارة. يحتوي الغاز المثالي على جزيئات دقيقة متعددة تتحرك بشكل عشوائي في جميع الاتجاهات لأنها لا تخضع للتفاعل بين الجسيمات.

من ناحية أخرى ، الغاز الحقيقي موجود في البيئة من حولنا. لا تخضع الغازات الحقيقية لقوانين الغاز إلا في ظروف درجات الحرارة المرتفعة والضغط المنخفض. تتفاعل جزيئات هذه الغازات مع بعضها البعض ، وهذا هو السبب في أنها لا تتصرف مثل الغاز المثالي.

جدول المقارنة

معلمات المقارنة	غاز مثالي	ريل جاس
تعريف	يتبع الغاز المثالي جميع قوانين الغاز تحت جميع ظروف الضغط ودرجة الحرارة.	الغازات الحقيقية تتبع قوانين الغاز فقط في ظل الظروف التي يكون فيها الضغط منخفضًا ودرجة الحرارة مرتفعة.
حركة الجزيئات	الجزيئات في الغاز المثالي حرة الحركة ولا تشارك في التفاعل بين الجسيمات.	تتصادم جزيئات الغاز الحقيقي مع بعضها البعض وتخضع للتفاعل بين الجسيمات.
الحجم المشغول	الحجم الذي يشغله الغاز المثالي لا يكاد يذكر مقارنة بالحجم الإجمالي.	الحجم الذي يشغله الغاز الحقيقي كبير عند مقارنته بالحجم الإجمالي.
الضغط	الغاز المثالي له ضغط مرتفع.	الضغط الفعلي في الغاز الحقيقي أقل من ضغط الغاز المثالي.
القوات موجودة	لا توجد قوى جذب بين الجزيئات موجودة في الغاز المثالي.	القوى الموجودة في الغاز الحقيقي إما جذابة أو مثيرة للاشمئزاز.
المعادلة	الغاز المثالي يتبع الصيغة ؛ PV = nRT	الغازات الحقيقية تخضع للصيغة ، (P + (an2/V2)) (V-nb) = nRT.

ما هو الغاز المثالي؟

يتكون الغاز المثالي من جزيئات متعددة تتحرك بشكل عشوائي في جميع الاتجاهات ، وهو الغاز الذي لا يخضع للتفاعل بين الجسيمات.

إنه يطيع قوانين الغاز ، وكذلك معادلة الدولة. في الغاز المثالي ، تكون التصادمات بين الجزيئات مرنة تمامًا ، مما يعني عدم وجود فقدان للحركية طاقة عند حدوث تصادم. 

 لا يحتوي الغاز المثالي على أي قوى جذب بين الجزيئات. إنه غاز افتراضي ، مما يعني أنه غير موجود في البيئة. تم استكشاف نموذج قانون الغاز المثالي في ديناميكيات نيوتن وميكانيكا الكم.

 يمكن أن نفهم نظريًا أن الغاز المثالي ينشأ من الضغط الحركي لجزيئات الغاز. تصطدم الجزيئات بجدران الحاوية باتباع قوانين نيوتن.

من المفهوم أيضًا أنه عندما يتم تقليل ضغط الغاز المثالي في عملية الاختناق ، فلن يكون هناك تغيير ملحوظ في درجة حرارته.

الغاز المثالي لا يتكثف لأنه يحتوي على حجم ضئيل. كما أنه يفتقر إلى النقطة الثلاثية ، وهي النقطة التي تكون عندها درجة حرارة وضغط الأطوار الصلبة والسائلة والغازية في مادة نقية يمكن أن تتعايش في حالة توازن. الغاز المثالي يتبع الصيغة PV = nRT.

ما هو Real Gas؟

الغازات الحقيقية هي تلك الغازات التي تتبع قوانين الغاز في ظل ظروف معينة. إنها ليست غازات مثالية. من أجل وجود غازات حقيقية ، يجب أن يكون الضغط منخفضًا ، ويجب أن تكون درجة الحرارة عالية.

تتحرك الجسيمات الغازية للغازات الحقيقية وتتفاعل مع بعضها البعض. هذه الاصطدامات غير مرنة ، مما يعني أن هناك بعض فقدان الطاقة الحركية.

تشغل جزيئات الغازات الحقيقية الحجم. يمكن أن تكون القوى بين الجزيئات في الغاز الحقيقي إما جذابة أو مثيرة للاشمئزاز. الغاز الحقيقي ليس افتراضيًا ، مما يعني أنه موجود في الغلاف الجوي.

هناك نماذج متعددة لشرح معادلة حالة الغاز الحقيقي، ولكن الأكثر استخدامًا هو نموذج فان دير فال.

يظل حجم الغاز الحقيقي مرتفعًا إلى حد كبير عند الضغط العالي مقارنة بالغاز المثالي. أيضًا ، عندما يتم تقليل ضغط الغاز الحقيقي في عملية الاختناق ، فمن المرجح أن ترتفع درجة الحرارة أو تنخفض اعتمادًا على ما إذا كانت جول-طومسون موجبة أو سلبية.

على عكس الغاز المثالي ، يتكثف الغاز الحقيقي عند تبريده إلى درجة الغليان. تشمل الأمثلة الشائعة للغازات الحقيقية الأكسجين ، والنيتروجين ، والهيدروجين ، وثاني أكسيد الكربون ، وما إلى ذلك. الصيغة التي يطيعها Real Gas هي (P + (an2 / V2)) (V-nb) = nRT.

الاختلافات الرئيسية بين الغاز المثالي والغاز الحقيقي

1. الغاز المثالي هو غاز افتراضي ، بينما الغاز الحقيقي موجود فيه طبيعة حولنا.
2. الغاز المثالي يخضع لقوانين الغاز ؛ من ناحية أخرى ، تخضع الغازات الحقيقية لقوانين الغاز في ظروف الضغط المنخفض ودرجة الحرارة المرتفعة.
3. الغاز المثالي لا يخضع للتكثيف ، بينما الغازات الحقيقية تخضع للتكثيف عند تبريدها حتى درجة غليانها.
4. يحتوي الغاز المثالي على حجم ضئيل مقارنة بالحجم الإجمالي ، في حين أن حجم الغاز الحقيقي أعلى بكثير من الغاز المثالي.
5. الغاز المثالي غير موجود ، في حين أن أمثلة الغاز الحقيقي تشمل الأكسجين ، الهيدروجين ، ثاني أكسيد الكربون ، إلخ.
6. لا توجد قوى بين الجزيئات موجودة في الغاز المثالي. على النقيض من ذلك ، يمكن أن تكون القوى بين الجزيئات في الغاز الحقيقي إما مثيرة للاشمئزاز أو جذابة.

مراجع حسابات

1. https://asmedigitalcollection.asme.org/GT/proceedings-abstract/GT1969/V001T01A071/231855
2. https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.73.922

آخر تحديث: 12 يوليو 2023