Ideální plyn vs skutečný plyn: Rozdíl a srovnání

Vzduch, který nás obklopuje, zvířata, která jsou kolem nás, a dokonce i naše vlastní těla se skládají z molekul a různých plynů. Tyto plyny jsou nezbytnou součástí našeho života. Každou sekundu dýcháme a vydáváme plyny.

Existují však různé druhy plynů. Některé jsou dokonce hypotetické. Rozdíl mezi ideálním plynem a skutečným plynem nám pomáhá lépe porozumět plynům.

Key Takeaways

1. Ideální plyn je teoretický plyn, který dokonale dodržuje zákony plynu, zatímco skutečný plyn se od těchto zákonů odchyluje kvůli mezimolekulárním silám.
2. Ideální plyny nemají objemové ani mezimolekulární síly, zatímco skutečné plyny mají objemové a mezimolekulární síly.
3. Ideální plyny nelze nikdy zkapalnit, zatímco skutečné plyny lze zkapalnit při nízkých teplotách a vysokých tlacích.

Ideální plyn vs skutečný plyn

Ideální plyn je teoretický plyn, který nepodléhá mezičásticovým interakcím. Koncept ideálního plynu je užitečný a dodržuje zákon o ideálním plynu. Skutečný plyn je plyn, který se chová podle zákonů o plynu, které popisují, jak spolu souvisí tlak, teplota a objem plynu.

Ideální plyn je teoretický plyn, což znamená, že ve skutečnosti neexistuje. Dodržuje zákony plynu za všech podmínek tlaku a teploty. Ideální plyn má několik nepatrných částic, které se náhodně pohybují ve všech směrech, protože nejsou předmětem mezičásticové interakce.

Na druhé straně je skutečný plyn přítomen v prostředí kolem nás. Skutečné plyny se řídí zákony plynu pouze za podmínek vysoké teploty a nízkého tlaku. Molekuly těchto plynů se vzájemně ovlivňují, a proto se nechovají jako ideální plyn.

Srovnávací tabulka

Parametry srovnání	Ideální plyn	Skutečný plyn
Definice	Ideální plyn se řídí všemi zákony o plynu za všech podmínek tlaku a teploty.	Skutečné plyny se řídí zákony o plynu pouze za podmínek, kdy je nízký tlak a vysoká teplota.
Pohyb molekul	Molekuly v ideálním plynu se mohou volně pohybovat a neúčastní se mezičásticové interakce.	Molekuly skutečného plynu se navzájem srážejí a podléhají mezičásticové interakci.
Svazek obsazen	Objem, který zaujímá ideální plyn, je ve srovnání s celkovým objemem zanedbatelný.	Objem, který zabírá skutečný plyn, je ve srovnání s celkovým objemem značný.
Tlak	Ideální plyn má vysoký tlak.	Skutečný tlak v reálném plynu je nižší než tlak ideálního plynu.
Přítomné síly	V ideálním plynu nejsou přítomny žádné mezimolekulární přitažlivé síly.	Síly přítomné ve skutečném plynu jsou buď přitažlivé, nebo odpudivé.
Vzorec	Ideální plyn se řídí vzorcem; PV=nRT	Reálné plyny se řídí vzorcem (P+(an2/V2)) (V-nb) = nRT.

Co je ideální plyn?

Ideální plyn, složený z více částic, které se náhodně pohybují ve všech směrech, je ten, který nepodléhá mezičásticové interakci.

Dodržuje zákony o plynu, stejně jako stavovou rovnici. V ideálním plynu jsou srážky mezi molekulami dokonale elastické, což znamená, že nedochází ke ztrátě kinetiky energie když dojde ke srážce. 

 Ideální plyn nemá žádné mezimolekulární přitažlivé síly. Je to hypotetický plyn, což znamená, že v životním prostředí neexistuje. Model zákona o ideálním plynu byl zkoumán v Newtonovské dynamice a kvantové mechanice.

 Teoreticky lze pochopit, že ideální plyn vzniká z kinetického tlaku molekul plynu. Molekuly se srazí se stěnami nádoby podle Newtonových zákonů.

Rozumí se také, že když se tlak ideálního plynu sníží v procesu škrcení, nebude pozorována žádná změna jeho teploty.

Ideální plyn nekondenzuje, protože má zanedbatelný objem. Postrádá také trojný bod, což je bod, při kterém se teplota a tlak pevné, kapalné a plynné fáze čistá látka může koexistovat v rovnováze. Ideální plyn se řídí vzorcem PV=nRT.

Co je skutečný plyn?

Skutečné plyny jsou takové plyny, které se za určitých podmínek řídí zákony o plynu. Nejsou to ideální plyny. Aby existovaly skutečné plyny, tlak by měl být nízký a teplota by měla být vysoká.

Plynné částice skutečných plynů se pohybují a vzájemně na sebe působí. Tyto srážky jsou neelastické, což znamená, že dochází k určité ztrátě kinetické energie.

Molekuly skutečných plynů zabírají objem. Mezimolekulární síly ve skutečném plynu mohou být buď přitažlivé, nebo odpudivé. Skutečný plyn není hypotetický, což znamená, že existuje v atmosféře.

Existuje více modelů pro vysvětlení stavové rovnice skutečného plynu, ale nejpoužívanější je Van Der Waalův model.

Objem skutečného plynu zůstává při vysokém tlaku ve srovnání s ideálním plynem značně vysoký. Také, když je tlak skutečného plynu snížen v procesu škrcení, teplota se pravděpodobně buď zvýší, nebo sníží v závislosti na tom, zda je Joule-Thompson kladný nebo záporný.

Na rozdíl od Ideálního plynu by skutečný plyn kondenzoval, když je ochlazen na bod varu. Mezi běžné příklady skutečných plynů patří kyslík, dusík, vodík, oxid uhličitý atd. Vzorec, kterým se skutečný plyn řídí, je (P+(an2/V2))(V-nb)=nRT.

Hlavní rozdíly mezi ideálním a skutečným plynem

1. Ideální plyn je hypotetický plyn, zatímco skutečný plyn existuje příroda kolem nás.
2. Ideální plyn se řídí zákony o plynu; na druhé straně, skutečné plyny se řídí zákony plynu v podmínkách nízkého tlaku a vysoké teploty.
3. Ideální plyn nepodléhá kondenzaci, zatímco skutečné plyny podléhají kondenzaci, když se ochladí až na bod varu.
4. Ideální plyn má zanedbatelný objem ve srovnání s celkovým objemem, zatímco skutečný plyn má výrazně větší objem než ideální plyn.
5. Ideální plyn neexistuje, zatímco příklady skutečného plynu zahrnují kyslík, vodík, oxid uhličitý atd.
6. V ideálním plynu nejsou přítomny žádné mezimolekulární síly. Naopak mezimolekulární síly ve skutečném plynu mohou být buď odpudivé, nebo přitažlivé.

Reference

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

Poslední aktualizace: 12. července 2023