Tabla de Contenidos
Một loại khí lý tưởng là một loại khí giả thuyết có trạng thái hoàn toàn được xác định bởi định luật khí lý tưởng trong bất kỳ điều kiện nào. Nghĩa là, nó là một chất khí có áp suất, nhiệt độ, thể tích và lượng vật chất (số mol) có liên quan với nhau bằng phương trình toán học sau:
trong đó P là áp suất tuyệt đối, V là thể tích mà khí chiếm, n là số mol của các hạt khí có mặt, T là nhiệt độ tuyệt đối và R là hằng số khí lý tưởng phổ quát. Đây là một phương trình trạng thái có ba bậc tự do, có nghĩa là kiến thức về ba trong bốn biến (P, V, n và T) ngay lập tức xác định giá trị của biến thứ tư, và do đó xác định hoàn toàn trạng thái của hệ thống .
Đặc điểm của khí lý tưởng
- Chúng tuân theo định luật khí lý tưởng trong mọi điều kiện.
- Chúng được tạo thành từ các hạt điểm.
- Các hạt của nó không tương tác với nhau.
- Chúng không trải qua sự thay đổi pha, nghĩa là chúng không thể trải qua quá trình ngưng tụ hoặc lắng đọng.
- Năng lượng bên trong của nó tỷ lệ thuận với nhiệt độ.
- Chúng có nhiệt dung không đổi, cả cụ thể và mol.
Tại sao chúng lại lý tưởng?
Các khí lý tưởng đại diện cho một mô hình đơn giản hóa của trạng thái khí, là trạng thái đơn giản nhất mà vật chất có thể được tìm thấy. Đó là một mô hình lý tưởng (nghĩa là nó không có thật), vì việc hoàn thành phương trình khí lý tưởng cho bất kỳ giá trị nào của P, V, không phải T, ngụ ý rằng một loại khí lý tưởng có thể được nén vô hạn thành một thể tích nhỏ như chúng ta muốn. , mà nó không ngừng ở trạng thái khí (nghĩa là không trở thành trạng thái lỏng hoặc rắn), bất kể áp suất hay nhiệt độ.
Điều này chỉ có thể xảy ra trong trí tưởng tượng của chúng ta (do đó, thuật ngữ lý tưởng, xuất phát từ ý tưởng, thứ chỉ tồn tại trong tâm trí chúng ta), vì khí được tạo thành từ vật chất và vật chất, theo định nghĩa, chiếm một thể tích trong không gian. . Điều này có nghĩa là nếu chúng ta liên tục giảm thể tích của khí thực, thì đến một lúc nào đó, các hạt khí sẽ chiếm hết thể tích hiện có và chúng ta sẽ không thể nén nó được nữa. Để chúng ta có thể nén một chất khí vô thời hạn, nó phải được tạo thành từ các hạt điểm, nghĩa là các hạt có khối lượng nhưng không chiếm một vị trí nào trong không gian, điều này là không đúng.
Ngoài ra, cách duy nhất để khí không ngưng tụ khi chúng ta nén nó và di chuyển các hạt lại gần nhau hơn là nếu các hạt không tương tác với nhau theo bất kỳ cách nào. Trong thế giới thực, ngay cả những tương tác yếu nhất cũng giảm theo khoảng cách, nghĩa là chúng tăng lên khi chúng ta di chuyển các hạt lại gần nhau hơn. Điều này ngụ ý rằng khi nén khí thực, tại một thời điểm nào đó, các hạt sẽ ở đủ gần nhau để các lực này đủ mạnh để liên kết các hạt khí lại với nhau, tạo thành một pha ngưng tụ, tức là chất lỏng hoặc chất rắn.
Khí thực hoạt động như khí lý tưởng
Nếu khí lý tưởng không tồn tại, thì điều đáng hỏi là mô hình này dùng để làm gì? Câu trả lời là, may mắn thay, rất nhiều. Không có khí thực nào hoạt động lý tưởng trong mọi điều kiện về áp suất, nhiệt độ và thể tích mà chúng ta có thể tưởng tượng. Tuy nhiên, hầu hết các khí thực hoạt động như thể chúng là lý tưởng trong một số điều kiện cụ thể, trong đó các đặc điểm khiến chúng trở thành thực đóng góp rất ít vào hành vi thực tế của chúng đến mức chúng không đáng kể.
Để điều này xảy ra, về cơ bản phải đáp ứng hai điều kiện chính:
- Rằng thể tích chiếm bởi tất cả các hạt khí là không đáng kể so với thể tích có thể di chuyển (nghĩa là thể tích của bình chứa chúng). Điều kiện này nhằm đảm bảo rằng các hạt càng giống với các hạt điểm càng tốt.
- Rằng tương tác giữa các hạt quá yếu và ngắn đến mức thực tế chúng không thể ảnh hưởng đến chuyển động của chúng bên trong vật chứa.
Điều kiện đầu tiên được đáp ứng khi áp suất của khí thực thấp. Trong những điều kiện này, có rất ít hạt, vì vậy hầu như toàn bộ thể tích của vật chứa đều dành cho các hạt di chuyển tự do.
Điều kiện thứ hai được đáp ứng ở nhiệt độ cao. Hãy nhớ rằng nhiệt độ là thước đo trực tiếp động năng trung bình của các hạt cấu tạo nên vật chất, bao gồm cả chất khí. Nhiệt độ càng cao, các hạt chuyển động bên trong vật chứa càng nhanh, điều này làm cho ảnh hưởng của lực hút giữa các hạt không đáng kể.
Nó cũng giúp đưa ra điều kiện thứ hai là các hạt tạo thành khí, cho dù đây là các phân tử hay nguyên tử riêng lẻ (như trong trường hợp khí hiếm), không phân cực và là dạng tương tác duy nhất có thể có giữa một hạt và một hạt khác. là lực phân tán London, nghĩa là tương tác giữa các phân tử yếu nhất được biết đến.
Người giới thiệu
Atkins, P., & dePaula, J. (2010). Atkins. Hóa lý ( tái bản lần thứ 8 .). Biên tập y tế Panamerican.
Chang, R. (2002). Hóa lý ( tái bản lần 1 .). GIÁO DỤC MCGRAW HILL.
Chang, R. (2021). Hóa học ( tái bản lần thứ 11 .). GIÁO DỤC MCGRAW HILL.
Farfan, R. (sf). Định nghĩa khí lý tưởng . viết nguệch ngoạc. https://es.scribd.com/document/261584369/Definicion-de-Gas-Ideal
Máxima U., J. (2021, ngày 21 tháng 10). Khí lý tưởng . Đặc trưng. https://www.caracteristicas.co/gases-ideales/
