ความแตกต่างระหว่างก๊าซในอุดมคติและก๊าซจริง (พร้อมตาราง)

อากาศที่ล้อมรอบเรา สัตว์ที่อยู่รอบตัวเรา และแม้แต่ร่างกายของเราก็ประกอบด้วยโมเลกุลและก๊าซต่างๆ ก๊าซเหล่านี้เป็นส่วนสำคัญในชีวิตของเรา เราหายใจและปล่อยก๊าซออกมาทุกวินาที แต่มีก๊าซชนิดต่างๆ บางเรื่องถึงกับเป็นเรื่องสมมุติ ความแตกต่างระหว่างก๊าซในอุดมคติและก๊าซจริงช่วยให้เราเข้าใจก๊าซในทางที่ดีขึ้น

ก๊าซในอุดมคติเทียบกับก๊าซจริง

ความแตกต่างระหว่างก๊าซในอุดมคติและก๊าซจริงคือก๊าซชนิดแรกเป็นก๊าซสมมุติ ในขณะที่ก๊าซชนิดหลังมีอยู่แบบเรียลไทม์ ก๊าซในอุดมคติปฏิบัติตามกฎของก๊าซเสมอ ในขณะที่ก๊าซจริงปฏิบัติตามกฎเหล่านั้นภายใต้เงื่อนไขบางประการ ก๊าซทั้งสองยังแตกต่างกันในแง่ของปริมาตรที่โมเลกุลของพวกมันครอบครอง วิธีการโต้ตอบของพวกมัน ฯลฯ

แก๊สในอุดมคติคือก๊าซตามทฤษฎี ซึ่งหมายความว่าไม่มีอยู่จริง เป็นไปตามกฎของแก๊สในทุกสภาวะของความดันและอุณหภูมิ ก๊าซในอุดมคติมีอนุภาคหลายนาทีที่เคลื่อนที่แบบสุ่มในทุกทิศทางเนื่องจากไม่อยู่ภายใต้ปฏิกิริยาระหว่างอนุภาค

ในทางกลับกัน ก๊าซจริงมีอยู่ในสิ่งแวดล้อมรอบตัวเรา ก๊าซจริงเป็นไปตามกฎของแก๊สในสภาวะที่มีอุณหภูมิสูงและความดันต่ำเท่านั้น โมเลกุลของก๊าซเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ซึ่งเป็นเหตุว่าทำไมพวกมันจึงไม่ทำตัวเหมือนก๊าซในอุดมคติ

ตารางเปรียบเทียบระหว่างก๊าซในอุดมคติกับก๊าซจริง

พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ	แก๊สในอุดมคติ	แก๊สแท้
คำนิยาม	ก๊าซในอุดมคติเป็นไปตามกฎของแก๊สทั้งหมดภายใต้สภาวะความดันและอุณหภูมิทั้งหมด	ก๊าซจริงเป็นไปตามกฎของแก๊สภายใต้สภาวะที่มีความดันต่ำและอุณหภูมิสูงเท่านั้น
การเคลื่อนที่ของโมเลกุล	โมเลกุลในก๊าซในอุดมคติสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระและไม่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาระหว่างอนุภาค	โมเลกุลของก๊าซจริงชนกันและอาจมีปฏิกิริยาระหว่างอนุภาค
ปริมาณครอบครอง	ปริมาตรที่ถูกครอบครองโดยก๊าซในอุดมคตินั้นเล็กน้อยมากเมื่อเปรียบเทียบกับปริมาตรทั้งหมด	ปริมาตรที่ถูกครอบครองโดยก๊าซจริงนั้นมีค่ามากเมื่อเทียบกับปริมาตรทั้งหมด
ความดัน	ก๊าซในอุดมคติมีความดันสูง	ความดันจริงในก๊าซจริงนั้นต่ำกว่าความดันของก๊าซในอุดมคติ
กองกำลังปัจจุบัน	ไม่มีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลอยู่ในแก๊สอุดมคติ	แรงที่มีอยู่ในก๊าซจริงนั้นน่าดึงดูดหรือน่ารังเกียจ
สูตร	ก๊าซในอุดมคติเป็นไปตามสูตร PV=nRT	ก๊าซจริงเป็นไปตามสูตร (P+(an2/V2))(V-nb)=nRT

แก๊สในอุดมคติคืออะไร?

ประกอบด้วยอนุภาคหลายตัวที่เคลื่อนที่แบบสุ่มในทุกทิศทาง ก๊าซในอุดมคติคือก๊าซที่ไม่อยู่ภายใต้ปฏิกิริยาระหว่างอนุภาค มันเป็นไปตามกฎของแก๊ส เช่นเดียวกับสมการของรัฐ ในก๊าซอุดมคติ การชนกันระหว่างโมเลกุลนั้นยืดหยุ่นได้อย่างสมบูรณ์ ซึ่งหมายความว่าไม่มีการสูญเสียพลังงานจลน์เมื่อเกิดการชนกัน

ก๊าซอุดมคติไม่มีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล เป็นก๊าซสมมุติฐานซึ่งหมายความว่าไม่มีอยู่ในสิ่งแวดล้อม แบบจำลองของกฎแก๊สในอุดมคติได้รับการสำรวจทั้งใน Newtonian Dynamics และในกลศาสตร์ควอนตัม

ในทางทฤษฎีสามารถเข้าใจได้ว่าก๊าซในอุดมคติที่เกิดขึ้นจากความดันจลน์ของโมเลกุลแก๊ส โมเลกุลชนกับผนังภาชนะตามกฎของนิวตัน เป็นที่เข้าใจกันว่าเมื่อความดันของก๊าซในอุดมคติลดลงในกระบวนการควบคุมปริมาณ อุณหภูมิจะไม่เปลี่ยนแปลง

ก๊าซในอุดมคติจะไม่ควบแน่นเนื่องจากมีปริมาตรเล็กน้อย นอกจากนี้ยังขาดจุดสามจุด ซึ่งเป็นจุดที่อุณหภูมิและความดันของเฟสของแข็ง ของเหลว และก๊าซของสารบริสุทธิ์สามารถอยู่ร่วมกันได้อย่างสมดุล ก๊าซในอุดมคติเป็นไปตามสูตร PV=nRT

แก๊สแท้คืออะไร?

ก๊าซจริงคือก๊าซที่เป็นไปตามกฎหมายก๊าซภายใต้เงื่อนไขบางประการ พวกมันไม่ใช่ก๊าซในอุดมคติ สำหรับก๊าซที่มีอยู่จริง ความดันควรต่ำ และอุณหภูมิสูงควรสูง อนุภาคก๊าซของก๊าซจริงเคลื่อนที่และมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน การชนกันเหล่านี้ไม่ยืดหยุ่น ซึ่งหมายความว่ามีการสูญเสียพลังงานจลน์บางส่วน

โมเลกุลของก๊าซจริงครอบครองปริมาตร แรงระหว่างโมเลกุลในก๊าซจริงอาจเป็นสิ่งดึงดูดใจหรือน่ารังเกียจก็ได้ ก๊าซจริงไม่ใช่เรื่องสมมุติ ซึ่งหมายความว่ามีอยู่ในชั้นบรรยากาศ มีหลายแบบจำลองสำหรับการอธิบายสมการสถานะของก๊าซจริง แต่ส่วนใหญ่มักใช้แบบจำลองของ Van Der Waal

ปริมาตรของก๊าซจริงยังคงสูงมากที่ความดันสูงเมื่อเทียบกับก๊าซในอุดมคติ นอกจากนี้ เมื่อความดันของก๊าซจริงลดลงในกระบวนการควบคุมปริมาณ อุณหภูมิมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นหรือลดลงขึ้นอยู่กับว่า Joule-Thompson เป็นบวกหรือลบ

เมื่อเทียบกับก๊าซในอุดมคติ ก๊าซจริงจะควบแน่นเมื่อถูกทำให้เย็นลงจนถึงจุดเดือด ตัวอย่างทั่วไปของก๊าซจริง ได้แก่ ออกซิเจน ไนโตรเจน ไฮโดรเจน คาร์บอนไดออกไซด์ เป็นต้น สูตรที่เชื่อฟังจากก๊าซจริงคือ (P+(an2/V2))(V-nb)=nRT

ความแตกต่างหลักระหว่างก๊าซในอุดมคติกับก๊าซจริง

บทสรุป

ก๊าซในอุดมคติเป็นก๊าซหนึ่งที่การชนกันระหว่างโมเลกุลทั้งหมดมีลักษณะยืดหยุ่น ซึ่งหมายความว่าจะไม่อยู่ภายใต้ปฏิกิริยาระหว่างอนุภาค ก๊าซในอุดมคติไม่มีอยู่จริง มันเป็นทฤษฎีอย่างหมดจดในธรรมชาติ แนวคิดของแก๊สในอุดมคติช่วยให้เราเข้าใจกฎของแก๊สและวิเคราะห์กลศาสตร์ทางสถิติได้

ก๊าซจริงคือก๊าซที่ในสภาวะที่มีความดันและอุณหภูมิมาตรฐานไม่เป็นไปตามกฎของแก๊ส โมเลกุลของมันมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ดังนั้นของจริงจึงไม่ทำตัวเหมือนก๊าซในอุดมคติ ก๊าซจริงมีความเร็ว มวล และปริมาตร พวกมันมักจะกลายเป็นของเหลวเมื่อถูกทำให้เย็นจนถึงจุดเดือด

อ้างอิง

1. https://asmedigitalcollection.asme.org/GT/proceedings-abstract/GT1969/V001T01A071/231855

2. https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.73.922