Dujų savybių ir elgsenos supratimas yra svarbus tiek fizikoje, tiek chemijoje. Dujų būsenos apibūdinimui naudojami du pagrindiniai modeliai: idealiosios dujos ir realiosios dujos. Nors idealiosios dujos yra teorinis modelis, naudojamas supaprastinti sudėtingų sistemų analizę, realiosios dujos apibūdina tikrąsias dujų savybes, atsižvelgiant į tarpinių dalelių sąveikas ir kitus veiksnius. Šiame straipsnyje aptarsime pagrindinius skirtumus tarp idealiųjų ir realiųjų dujų.
Idealiosios dujos yra teorinis modelis, kuriame daromos tam tikros supaprastintos prielaidos apie dujų savybes ir elgesį. Šis modelis yra plačiai naudojamas fizikoje ir chemijoje dėl savo paprastumo ir naudingumo atliekant skaičiavimus.
Idealiųjų dujų savybės
Dalelių dydis: Idealiosios dujos susideda iš labai mažų dalelių, kurių tūris yra laikomas nereikšmingu, palyginti su visos dujų sistemos tūriu.
Tarpinių dalelių sąveika: Tarp dujų dalelių nėra jokios traukos ar atstūmimo jėgų. Tai reiškia, kad dalelės nesąveikauja viena su kita.
Elastingi susidūrimai: Dujų dalelių susidūrimai yra visiškai elastingi, tai reiškia, kad susidūrimų metu nėra prarandama energija.
Dujų judėjimas: Dalelės juda atsitiktinai ir pastoviai tiesiomis linijomis, kol nesusiduria su kitomis dalelėmis arba indo sienelėmis.
Idealiųjų dujų dėsniai
Idealiosios dujos laikosi idealiosios dujų būsenos lygties: PV=nRTPV = nRTPV=nRT
PPP – slėgis
VVV – tūris
nnn – molių skaičius
RRR – universaliųjų dujų konstanta
TTT – temperatūra (Kelvinais)
Kas yra realiosios dujos?
Realiųjų dujų modelis atsižvelgia į kai kuriuos idealiojo modelio apribojimus ir labiau atitinka tikrąjį dujų elgesį. Realiųjų dujų savybės skiriasi nuo idealiųjų dėl tarpmolekulinių sąveikų ir dalelių tūrio.
Realiųjų dujų savybės
Dalelių dydis: Realiųjų dujų dalelės turi baigtinį dydį, todėl jų tūris nėra nereikšmingas.
Tarpinių dalelių sąveika: Tarp dujų dalelių egzistuoja traukos ir atstūmimo jėgos, kurios tampa reikšmingos esant didesniam slėgiui arba žemesnei temperatūrai.
Elastingi susidūrimai: Nors daugelis susidūrimų yra elastingi, kai kurios energijos dalelės gali prarasti susidūrimų metu dėl tarpmolekulinių jėgų.
Dujų judėjimas: Dalelės juda atsitiktinai, tačiau jų judėjimas gali būti paveiktas tarpmolekulinių jėgų.
Realiųjų dujų dėsniai
Realiųjų dujų būsenos lygtis (Van der Waals lygtis): (P+aVm2)(Vm−b)=RT\left( P + \frac{a}{V_m^2} \right) (V_m – b) = RT(P+Vm2a)(Vm−b)=RT
PPP – slėgis
VmV_mVm – molinis tūris
aaa – koeficientas, atsižvelgiantis į traukos jėgas tarp dalelių
bbb – koeficientas, atsižvelgiantis į dalelių tūrį
RRR – universaliųjų dujų konstanta
TTT – temperatūra (Kelvinais)
Pagrindiniai skirtumai
Aspektas
Idealiosios dujos
Realiųjų dujų
Dalelių dydis
Dalelės laikomos taškinėmis, jų tūris nereikšmingas
Dalelės turi baigtinį dydį, jų tūris reikšmingas
Tarpinių dalelių sąveika
Nėra tarpmolekulinių jėgų
Egzistuoja traukos ir atstūmimo jėgos tarp dalelių
Susidūrimų pobūdis
Susidūrimai yra visiškai elastingi
Kai kurios energijos dalelės gali būti prarastos susidūrimų metu
Būsenos lygtis
PV=nRTPV = nRTPV=nRT
(P+aVm2)(Vm−b)=RT\left( P + \frac{a}{V_m^2} \right) (V_m – b) = RT(P+Vm2a)(Vm−b)=RT
Tikslumas
Naudojama kaip supaprastintas modelis, gerai veikia esant mažam slėgiui ir aukštai temperatūrai
Labiau atitinka tikrąjį dujų elgesį, ypač esant didesniam slėgiui ir žemesnei temperatūrai
Apibendrinant
Idealiosios ir realiosios dujos yra du skirtingi modeliai, skirti apibūdinti dujų savybes ir elgseną. Idealiosios dujos yra teorinis modelis, kuris daro tam tikras supaprastintas prielaidas ir yra naudingas atliekant skaičiavimus, tačiau jis neatsižvelgia į tikrąsias tarpmolekulines jėgas ir dalelių tūrį. Realiųjų dujų modelis yra tikslesnis, nes jis atsižvelgia į tarpmolekulines jėgas ir dalelių tūrį, todėl geriau atspindi tikrąjį dujų elgesį ypač esant didesniam slėgiui ir žemesnei temperatūrai.
