Gas ideale vs gas reale: differenza e confronto

L'aria che ci circonda, gli animali che ci circondano e persino il nostro stesso corpo sono costituiti da molecole e vari gas. Questi gas sono una parte essenziale della nostra vita. Respiriamo ed emettiamo gas ogni secondo.

Ma ci sono diversi tipi di gas. Alcuni sono addirittura ipotetici. La differenza tra gas ideale e gas reale ci aiuta a capire meglio i gas.

Punti chiave

1. Un gas ideale è un gas teorico che segue perfettamente le leggi dei gas, mentre un gas reale devia da queste leggi a causa delle forze intermolecolari.
2. I gas ideali non hanno volume o forze intermolecolari, mentre i gas reali hanno volume e forze intermolecolari.
3. I gas ideali non possono mai essere liquefatti, mentre i gas reali possono essere liquefatti a basse temperature e alte pressioni.

Gas ideale contro gas reale

Un gas ideale è un gas teorico che non è soggetto ad interazioni interparticellari. Il concetto di gas ideale è utile e obbedisce alla legge del gas ideale. Un gas reale è un gas che si comporta secondo le leggi dei gas, che descrivono come la pressione, la temperatura e il volume di un gas sono correlati tra loro.

Il gas ideale è un gas teorico, il che significa che non esiste nella realtà. Obbedisce alle leggi dei gas in tutte le condizioni di pressione e temperatura. Un gas ideale ha più particelle minuscole che si muovono casualmente in tutte le direzioni poiché non sono soggette all'interazione tra le particelle.

D'altra parte, il gas reale è presente nell'ambiente che ci circonda. I gas reali obbediscono alle leggi dei gas solo in condizioni di alta temperatura e bassa pressione. Le molecole di questi gas interagiscono tra loro, motivo per cui non si comportano come un gas ideale.

Tavola di comparazione

Parametri di confronto	Gas ideale	Gas reale
Definizione	Un gas ideale segue tutte le leggi dei gas in tutte le condizioni di pressione e temperatura.	I gas reali seguono le leggi dei gas solo in condizioni in cui la pressione è bassa e la temperatura è alta.
Movimento delle molecole	Le molecole in un gas ideale sono libere di muoversi e non partecipano all'interazione interparticellare.	Le molecole di un gas reale si scontrano tra loro e sono soggette a interazione interparticellare.
Volume occupato	Il volume occupato da un gas ideale è trascurabile rispetto al volume totale.	Il volume occupato da un gas reale è notevole rispetto al volume totale.
Pressione	Un gas ideale ha una pressione elevata.	La pressione effettiva in un gas reale è inferiore alla pressione di un gas ideale.
Forze presenti	In un gas ideale non sono presenti forze di attrazione intermolecolari.	Le forze presenti in un gas reale sono attrattive o repulsive.
Formula	Un gas ideale segue la formula; PV=nRT	I gas reali obbediscono alla formula, (P+(an2/V2))(V-nb)=nRT.

Cos'è il gas ideale?

Composto da più particelle che si muovono casualmente in tutte le direzioni, il gas ideale è quello che non è soggetto a interazione interparticellare.

Obbedisce alle leggi dei gas, nonché all'equazione di stato. In un gas ideale, gli urti tra le molecole sono perfettamente elastici, ovvero non vi è perdita di energia cinetica quando avviene una collisione. 

 Un gas ideale non ha forze di attrazione intermolecolari. È un gas ipotetico, nel senso che non esiste nell'ambiente. Il modello di una legge dei gas ideali è stato esplorato nella dinamica newtoniana e nella meccanica quantistica.

 Si può teoricamente capire che un gas ideale nasce dalla pressione cinetica delle molecole di gas. Le molecole si scontrano con le pareti di un contenitore seguendo le leggi di Newton.

Resta anche inteso che quando la pressione di un gas ideale viene ridotta in un processo di strozzamento, non si osserverà alcun cambiamento nella sua temperatura.

Un gas perfetto non condensa perché ha un volume trascurabile. Manca anche un punto triplo, che è un punto in cui la temperatura e la pressione delle fasi solida, liquida e gassosa di un sostanza pura possono coesistere in equilibrio. Un gas ideale obbedisce alla formula PV=nRT.

Cos'è il vero gas?

I gas reali sono quei gas che seguono le leggi dei gas in determinate condizioni. Non sono gas ideali. Perché esistano gas reali, la pressione dovrebbe essere bassa e la temperatura dovrebbe essere alta.

Le particelle gassose dei gas reali si muovono e interagiscono tra loro. Queste collisioni sono anelastiche, il che significa che c'è una certa perdita di energia cinetica.

Le molecole dei gas reali occupano volume. Le forze intermolecolari in un gas reale possono essere attrattive o repulsive. Un vero gas non è ipotetico, il che significa che esiste nell'atmosfera.

Esistono diversi modelli per spiegare l'equazione di stato di un gas reale, ma il più utilizzato è il modello di Van Der Waal.

Il volume di un gas reale rimane notevolmente elevato ad alta pressione rispetto a un gas ideale. Inoltre, quando la pressione di un gas reale viene ridotta in un processo di strozzamento, è probabile che la temperatura aumenti o diminuisca a seconda che Joule-Thompson sia positivo o negativo.

A differenza del gas ideale, un gas reale condenserebbe quando viene raffreddato fino al suo punto di ebollizione. Esempi comuni di gas reali includono ossigeno, azoto, idrogeno, anidride carbonica, ecc. La formula obbedita da un gas reale è (P+(an2/V2))(V-nb)=nRT.

Principali differenze tra gas ideali e gas reali

1. Un gas ideale è un gas ipotetico, mentre il gas reale esiste nella natura intorno a noi.
2. Il gas ideale obbedisce alle leggi dei gas; d'altra parte, i gas reali obbediscono alle leggi dei gas in condizioni di bassa pressione e alta temperatura.
3. Il gas ideale non subisce condensazione, mentre i gas reali subiscono condensazione quando vengono raffreddati fino al loro punto di ebollizione.
4. Un gas ideale ha un volume trascurabile rispetto al volume totale, mentre un gas reale ha un volume significativamente maggiore del gas ideale.
5. Il gas ideale non esiste, mentre esempi di gas reali includono ossigeno, idrogeno, anidride carbonica, ecc.
6. Non ci sono forze intermolecolari presenti in un gas ideale. Al contrario, le forze intermolecolari in un gas reale potrebbero essere repulsive o attrattive.

Bibliografia

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