Avainero ihanteellisen kaasun lain ja todellisen kaasulain välillä on se, että ideaalikaasulaki kuvaa teoreettisen kaasun käyttäytymistä, kun taas todellinen kaasulaki kuvaa maailmankaikkeudessa todellisuudessa esiintyvien kaasujen käyttäytymistä.
Ideaalikaasu on teoreettinen kaasu, jonka satunnaisesti liikkuvat kaasuhiukkaset törmäävät täysin elastisesti eikä niiden välillä ole muita vuorovaikutuksia. Tämän määritelmän mukaan voimme ymmärtää, että näitä ihanteellisia kaasuja ei voi esiintyä luonnossa, koska kaasuhiukkasten välillä on olennaisesti vuorovaikutuksia minkä tahansa tuntemamme kaasun os alta. Itse asiassa tuntemamme kaasut ovat todellisia kaasuja.
Mikä on ihanteellisen kaasun laki?
Ideaalikaasulaki on yhtälö, joka kuvaa ihanteellisen kaasun käyttäytymistä. Ihanteelliset kaasut ovat hypoteettisia, ja näitä kaasuja esiintyy vain teoriassa. Siksi ihannekaasulakia käyttämällä voimme ymmärtää ja arvioida monien tuntemiemme todellisten kaasujen käyttäytymistä. Sillä on kuitenkin useita rajoituksia. Lisäksi tämä laki on yhdistelmä useista muista laeista:
- Boylen laki
- Kaarlen laki
- Avogadron laki
- Gay-Lussacin laki
Laskelma
Periaatteessa voimme antaa ihanteellisen kaasulain seuraavasti;
PV=nRT
Missä P on paine, V on tilavuus ja T on ihanteellisen kaasun lämpötila. Tässä "n" on ideaalikaasun moolien lukumäärä ja "R" on vakio – kutsumme sitä ideaalkaasuvakioksi. Sillä on universaali arvo; R:n arvo on sama mille tahansa kaasulle, ja se on 8,314 J/(K·mol).
Lisäksi voimme saada tästä laista erilaisia johdannaisia; moolimuoto, yhdistetty muoto jne. Esimerkiksi koska "n" on moolien lukumäärä, voimme antaa sen käyttämällä kaasun molekyylipainoa. Johtaminen on seuraava.
n=m/M
jossa n on kaasumoolien lukumäärä, m on kaasun massa ja M on kaasun molekyylipaino. Käyttämällä yllä olevaa yhtälöä
PV=nRT
PV=(m/M)RT
Jos haluamme saada kaasun tiheyden, voimme käyttää yllä olevaa yhtälöä seuraavasti;
P=(m/VM) RT
P=ρRT/M
Lisäksi, jos haluamme saada yhdistetyn kaasulain ideaalisesta kaasulaista, voimme johtaa sen seuraavasti; kahdelle kaasulle "1" ja "2" paine, tilavuus ja lämpötila ovat P1, V1, T 1 ja P2, V2 ja T2 Sitten kahdelle kaasulle, voimme kirjoittaa kaksi yhtälöä muodossa;
P1V1=nRT1 ……………..(1)
P2V2=nRT2 ………………..(2)
Jakamalla yhtälö (1) yhtälöstä (2) saadaan
(P1V1)/(P2V 2)=T1/ T2
Voimme järjestää tämän yhtälön uudelleen seuraavasti;
P1V1/ T1=P2 V2/ T2
Mikä on todellinen kaasulaki?
Todellinen kaasulaki, jota kutsutaan myös Van der Waalsin laiksi, on johdettu ihanteellisen kaasun laista kuvaamaan todellisten kaasujen käyttäytymistä. Koska todelliset kaasut eivät voi käyttäytyä ihanteellisesti, todellinen kaasulaki on tehnyt muutoksia ihanteellisen kaasun lain paine- ja tilavuuskomponentteihin. Siten voimme saada tilavuuden ja paineen seuraavasti:
Todellinen kaasun tilavuus=(Vm – b)
Todellisen kaasun paine=(P + a{n2/V2})
Sitten voimme saada todellisen kaasulain soveltamalla näitä muunnettuja komponentteja ihanteelliseen kaasulakiin seuraavasti:
(P + a{n2/V2})(Vm – b)=nRT
Missä Vm on kaasun moolitilavuus, R on yleiskaasuvakio, T on todellisen kaasun lämpötila, P on paine.
Mitä eroa on ihanteellisen kaasulain ja todellisen kaasulain välillä?
Ideaalikaasulaki on yhtälö, joka kuvaa ihanteellisen kaasun käyttäytymistä. Todellinen kaasulaki on johdettu ihanteellisen kaasun laista sopimaan todellisten kaasujen käyttäytymiseen. Joten tärkein ero ihanteellisen kaasulain ja todellisen kaasulain välillä on se, että ihanteellinen kaasulaki kuvaa teoreettisen kaasun käyttäytymistä, kun taas todellinen kaasulaki kuvaa todellisuudessa esiintyvien kaasujen käyttäytymistä universumissa.
Lisäksi ideaalikaasulaki voidaan johtaa yhtälöstä PV=nRT ja todellinen kaasulaki yhtälöstä (P + a{n2/V 2})(Vm – b)=nRT.
Yhteenveto – Ihanteellinen kaasulaki vs. todellinen kaasulaki
Lyhyesti sanottuna ihanteellinen kaasu on hypoteettinen aine, jolla on täysin elastisia kaasuhiukkasten välisiä törmäyksiä, ominaisuus, jota useimmat tuntemamme todelliset kaasut eivät osoita. Keskeinen ero ihanteellisen kaasun lain ja todellisen kaasulain välillä on se, että ihanteellinen kaasulaki kuvaa teoreettisen kaasun käyttäytymistä, kun taas todellinen kaasulaki kuvaa todellisuudessa esiintyvien kaasujen käyttäytymistä universumissa.
