Bizi çevreleyen hava, etrafımızdaki hayvanlar ve hatta kendi bedenlerimiz bile moleküllerden ve çeşitli gazlardan oluşur. Bu gazlar hayatımızın önemli bir parçasıdır. Her saniye nefes alıyoruz ve gaz salıyoruz. Ancak farklı gaz türleri vardır. Hatta bazıları varsayımsaldır. İdeal gaz ve Gerçek gaz arasındaki fark, gazları daha iyi anlamamıza yardımcı olur.
İdeal Gaz ve Gerçek Gaz
İdeal gaz ve Gerçek gaz arasındaki fark, birincisinin varsayımsal bir gaz olması, ikincisinin ise gerçek zamanlı olarak var olmasıdır. İdeal gaz her zaman gaz yasalarına uyarken, gerçek gaz belirli koşullar altında bu yasalara uyar. İki gaz ayrıca moleküllerinin kapladığı hacim, etkileşim biçimleri vb. açısından da farklılık gösterir.
İdeal Gaz teorik bir gazdır, yani gerçekte yoktur. Tüm basınç ve sıcaklık koşullarında gaz yasalarına uyar. İdeal bir gaz, parçacıklar arası etkileşime tabi olmadıkları için her yöne rastgele hareket eden çok sayıda küçük parçacık içerir.
Öte yandan, çevremizdeki ortamda Gerçek gaz bulunur. Gerçek gazlar, yalnızca yüksek sıcaklık ve düşük basınç koşullarında gaz yasalarına uyar. Bu gazların molekülleri birbirleriyle etkileşir, bu nedenle ideal gaz gibi davranmazlar.
İdeal Gaz ve Gerçek Gaz Karşılaştırma Tablosu
| Karşılaştırma Parametreleri | Ideal gaz | Gerçek Gaz |
| Tanım | İdeal bir gaz, tüm basınç ve sıcaklık koşulları altında tüm gaz yasalarına uyar. | Gerçek gazlar, yalnızca basıncın düşük ve sıcaklığın yüksek olduğu koşullarda gaz yasalarına uyar. |
| Moleküllerin Hareketi | İdeal bir gazdaki moleküller hareket etmekte serbesttir ve parçacıklar arası etkileşime katılmazlar. | Gerçek bir gazın molekülleri birbirleriyle çarpışır ve parçacıklar arası etkileşime tabidir. |
| Hacim Dolu | İdeal bir gazın kapladığı hacim, toplam hacme kıyasla ihmal edilebilir. | Gerçek bir gazın kapladığı hacim, toplam hacimle karşılaştırıldığında önemlidir. |
| Baskı yapmak | İdeal bir gazın basıncı yüksektir. | Gerçek bir gazdaki gerçek basınç, ideal bir gazın basıncından daha düşüktür. |
| Mevcut kuvvetler | İdeal bir gazda moleküller arası çekim kuvveti yoktur. | Gerçek bir gazda bulunan kuvvetler ya çekici ya da iticidir. |
| formül | İdeal bir gaz formülü takip eder; PV=nRT | Gerçek gazlar formüle uyar, (P+(an2/V2))(V-nb)=nRT. |
İdeal Gaz Nedir?
Her yöne rastgele hareket eden çoklu parçacıklardan oluşan İdeal gaz, parçacıklar arası etkileşime tabi olmayan gazdır. Gaz yasalarına ve hal denklemine uyar. İdeal bir gazda moleküller arasındaki çarpışmalar tamamen esnektir; bu, bir çarpışma meydana geldiğinde kinetik enerji kaybı olmadığı anlamına gelir.
İdeal bir gazın moleküller arası çekim kuvveti yoktur. Varsayımsal bir gazdır, yani çevrede yoktur. İdeal gaz yasası modeli hem Newton Dinamiğinde hem de kuantum mekaniğinde araştırılmıştır.
İdeal bir gazın gaz moleküllerinin kinetik basıncından oluştuğu teorik olarak anlaşılabilir. Moleküller, Newton yasalarını izleyerek bir kabın duvarlarıyla çarpışır. Aynı zamanda, bir kısılma işleminde ideal bir gazın basıncı düşürüldüğünde, sıcaklığında herhangi bir değişiklik gözlenmeyeceği de anlaşılmaktadır.
İdeal bir gaz ihmal edilebilir bir hacme sahip olduğundan yoğuşmaz. Aynı zamanda, saf bir maddenin katı, sıvı ve gaz fazlarının sıcaklık ve basıncının dengede bir arada bulunabileceği bir nokta olan üçlü bir noktadan yoksundur. İdeal bir gaz, PV=nRT formülüne uyar.
Gerçek Gaz Nedir?
Gerçek gazlar, belirli koşullar altında gaz yasalarına uyan gazlardır. İdeal gazlar değildirler. Gerçek gazların var olması için basıncın düşük, sıcaklığın yüksek olması gerekir. Gerçek gazların gaz halindeki parçacıkları hareket eder ve birbirleriyle etkileşir. Bu çarpışmalar esnek değildir, bu da bir miktar kinetik enerji kaybı olduğu anlamına gelir.
Gerçek gazların molekülleri hacim kaplar. Gerçek bir gazdaki moleküller arası kuvvetler çekici veya itici olabilir. Gerçek bir gaz varsayımsal değildir, yani atmosferde vardır. Gerçek bir gazın hal denklemini açıklamak için birden fazla model vardır, ancak en sık kullanılanı Van Der Waal modelidir.
Gerçek bir gazın hacmi, ideal bir gazla karşılaştırıldığında yüksek basınçta oldukça yüksek kalır. Ayrıca, bir kısma işleminde gerçek bir gazın basıncı düşürüldüğünde, Joule-Thompson'ın pozitif veya negatif olmasına bağlı olarak sıcaklığın artması veya azalması muhtemeldir.
İdeal gazın aksine, gerçek bir gaz kaynama noktasına soğutulduğunda yoğuşur. Gerçek gazların yaygın örnekleri arasında Oksijen, Azot, Hidrojen, Karbon dioksit vb. bulunur. Gerçek Gazın uyduğu formül (P+(an2/V2))(V-nb)=nRT'dir.
İdeal Gaz ve Gerçek Gaz Arasındaki Temel Farklar
Çözüm
İdeal bir gaz, tüm moleküller arasındaki çarpışmaların doğada esnek olduğu, yani parçacıklar arası etkileşime tabi olmadığı bir gazdır. Gerçekte ideal bir gaz yoktur. Doğası gereği tamamen teoriktir. İdeal gaz kavramı, gaz yasalarını anlamamıza ve istatistiksel mekaniği analiz etmemize yardımcı olur.
Gerçek gaz, standart basınç ve sıcaklık koşullarında gaz yasalarına uymayan gazdır. Molekülleri birbirleriyle etkileşir ve bu nedenle gerçek bir ideal gaz gibi davranmaz. Gerçek bir gazın hızı, kütlesi ve hacmi vardır. Kaynama noktalarına kadar soğutulduklarında sıvılaşma eğilimindedirler.
Referanslar
- https://asmedigitalcollection.asme.org/GT/proceedings-abstract/GT1969/V001T01A071/231855
- https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.73.922
