Wissenschaft

Ideales Gas vs. nicht ideales Gas Beispielproblem

Dieses Beispielproblem zeigt, wie der Druck eines Gassystems unter Verwendung des idealen Gasgesetzes und der Van-der-Waal-Gleichung berechnet wird. Es zeigt auch den Unterschied zwischen einem idealen Gas und einem nicht idealen Gas.

 

Van-der-Waals-Gleichungsproblem

Berechnen Sie den Druck, den 0,3000 Mol Helium in einem 0,2000 l-Behälter bei -25 ° C ausüben, unter Verwendung von
a. ideales Gasgesetz
b. van der Waals- Gleichung
Was ist der Unterschied zwischen nicht idealen und idealen Gasen?
Gegeben:
a He=0,0341 atm · L 2 / mol 2
b He=0,0237 L · mol

 

So lösen Sie das Problem

Teil 1: Ideales Gasgesetz
Das ideale Gasgesetz wird durch die Formel ausgedrückt:
PV=nRT
wobei
P=Druck
V=Volumen
n=Molzahl Gas
R=ideale Gaskonstante=0,08206 L · atm / mol · K
T=absolut Temperatur
Ermittlung der absoluten Temperatur
T=° C + 273,15
T=-25 + 273,15
T=248,15 K Ermittlung
des Drucks
PV=nRT
P=nRT / V
P=(0,3000 mol) (0,08206 L · atm / mol · K) (248,15) /0,2000 L
P ideal=30,55 atm
Teil 2: Van-der-Waals-Gleichung Die
Van-der-Waals-Gleichung wird durch die Formel
P + a (n / V) 2=nRT / (V-nb) ausgedrückt,
wobei
P=Druck
V=Volumen
n=Mol Gas
a=Anziehung zwischen einzelnen Gaspartikeln
b=durchschnittliches Volumen einzelner Gaspartikel
R=ideale Gaskonstante=0,08206 L · atm / mol · K
T=absolute Temperatur
Löse nach Druck
P=nRT / (V-nb) – a (n / V) 2
Um die Mathematik einfacher zu befolgen, wird die Gleichung in zwei Teile unterteilt, wobei
P=X – Y,
wobei
X=nRT / (V-nb)
Y=a (n / V) 2
X.=P=nRT / (V-nb)
X=(0,3000 mol) (0,08206 l · atm / mol · K) (248,15) / [0,2000 l – (0,3000 mol) (0,0237 l / mol)]
X=6,109 l · atm / (0,2000 l – 0,007 l)
X=6,109 l · atm / 0,19 l
x=32,152 atm
Y=a (n / V) 2
Y=0,0341 atm · L 2 / mol 2 x [0,3000 mol / 0,2000 L] 2
Y=0,0341 atm · L 2 / mol 2 × (1,5 mol / l) 2
Y=0,0341 atm · L 2 / mol 2 × 2,25 mol 2 / L 2
Y=0,077 atm
Rekombinieren, um den Druck
P=X zu finden – Y
P=32,152 atm – 0,077 atm
P nicht ideal=32,075 atm
Teil 3 – Finden Sie den Unterschied zwischen idealen und nicht idealen Bedingungen
P nicht ideal – P ideal=32,152 atm – 30,55 atm
P nicht ideal – P ideal=1,602 atm
Antwort:
Der Druck für das ideale Gas beträgt 30,55 atm und der Druck für die Van-der-Waals- Gleichung des nicht idealen Gases betrug 32,152 atm. Das nicht ideale Gas hatte einen um 1,602 atm höheren Druck.

 

Ideale gegen nicht ideale Gase

Ein ideales Gas ist eines, bei dem die Moleküle nicht miteinander interagieren und keinen Raum einnehmen. In einer idealen Welt sind Kollisionen zwischen Gasmolekülen vollständig elastisch. Alle Gase in der realen Welt haben Moleküle mit Durchmessern, die miteinander interagieren. Daher ist die Verwendung einer beliebigen Form des Idealgasgesetzes und der Van-der-Waals-Gleichung immer mit Fehlern verbunden.

Edelgase verhalten sich jedoch ähnlich wie ideale Gase, da sie nicht an chemischen Reaktionen mit anderen Gasen beteiligt sind. Insbesondere Helium wirkt wie ein ideales Gas, weil jedes Atom so klein ist.

Andere Gase verhalten sich ähnlich wie ideale Gase, wenn sie niedrigen Drücken und Temperaturen ausgesetzt sind. Niedriger Druck bedeutet, dass nur wenige Wechselwirkungen zwischen Gasmolekülen auftreten. Niedrige Temperaturen bedeuten, dass die Gasmoleküle weniger kinetische Energie haben, sodass sie sich nicht so viel bewegen, um miteinander oder mit ihrem Behälter zu interagieren.

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