Δήμητρα Σπανού Χημικός, Καθηγήτρια Δ/θμιας Εκπ/σης στο 1ο Γυμνάσιο Δάφνης
ΤΑ ΑΕΡΙΑ ή Η ΥΛΗ ΣΤΗΝ ΑΕΡΙΑ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ
Αέρια σχηματίζονται από συσσωματώματα μορίων και ατόμων , αλλά συμπεριλαμβάνονται και συσσωματώματα και άλλων σωματιδίων όπως φωτόνια, ηλεκτρόνια κ.α.
Οι αμοιβαίες δυνάμεις μεταξύ των σωματιδίων είναι μικρές έως μηδενικές (στα ιδανικά), η κίνησή τους είναι χαοτική, ενώ η μέση ελεύθερη διαδρομή είναι σχετικά μεγάλη
Στην αέρια κατάσταση η ύλη δεν έχει συγκεκριμένο όγκο ούτε συγκεκριμένο σχήμα και είναι ισότροπη ως προς τις συμπεριφορά της
Τα αέρια διακρίνονται σε ιδανικά ή τέλεια αέρια και σε πραγματικά ή φυσικά αέρια.
Τα αέρια χαρακτηρίζονται από ισοτροπία, δηλαδή οι ιδιότητές τους είναι ανεξάρτητες από την κατεύθυνση που εξετάζονται.
Αυτό όμως,δεν είναι μια πραγματική διάκριση; στην πραγματικότητα
ένα οποιοδήποτε αέριο, μπορεί να βρεθεί σε κατάσταση ιδανικού αερίου
εάν βρεθεί σε συνθήκες μακρυα από το Σημείο Υγροποίησης
Δηλαδή η συμπεριφορά των Φυσικών Αέριων πλησιάζει αυτή των ιδανικών εάν η θερμοκρασία γίνει πολύ μεγάλη και η Πίεση πολύ μικρή
Ποια είναι τα Ιδανικά Αέρια; ή πότε τα αέρια συμπεριφέρονται ιδανικά;
Θεωρείται ότι στα αέρια αυτά
- Δεν ενεργούν δυνάμεις μεταξύ των μορίων τους (όχι δεσμοί Υδρογόνου, όχι δυνάμεις Van der Waals)
- Ο συνολικός όγκος των μορίων τους είναι αμεληταίος σε σχέση με τον όγκο που καταλαμβάνει το αέριο στο σύνολό του
Τι ισχύει για τα πραγματικά ή φυσικά αέρια;
Οι δύο παραδοχές (για τις δυνάμεις μεταξύ των μορίων και για τον αμεληταίο όγκο των μορίων ) για τα φυσικά αέρια δεν ισχύουν
- Μεταξύ των μορίων των φυσικών αερίων, εξακολουθούν να ισχύουν δυνάμεις που γενικά θεωρούνται ότι περιλαμβάνονται στις δυνάμεις Van der Waals
- Ο όγκος των μορίων των φυσικών αερίων δεν θεωρείται αμεληταίος σχερικά με τον συνολικό όγκο που καταλαμβάνουν
Η ΦΥΣΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΤΩΝ ΑΕΡΙΩΝ
Για τα Ιδανικά Αέρια
Τα ιδανικά αέρια, όσον αφορά τις μεταβολές φυσικών παραμέτρων, υπακούουν σε ορισμένους απλούς νόμους, οι οποίοι ακολουθούν την Καταστατική Εξίσωση των Τελείων Αερίων
PV= nRT (P= πίεση, V= όγκος n= αριθμός γραμμομορίων R= παγκόσμια σταθερά των αερίων T= θερμοκρασία
Από θερμοδυναμική πλευρά, στα ιδανικά αέρια υπό σταθερή θερμοκρασία (Τ=σταθερή)
η Εσωτερική Ενέργεια U παραμένει αμετάβλητη όταν ο όγκος V μεταβάλλεται δηλαδή (DU/DV)T =0
Η καταστατική αυτή εξίσωση, συνάγεται από δύο άλλους απλούστερους νόμους: τον νόμο του Boyle- Mariotte και τον νόμο Gay -Luss ac
Νόμος του Boyle Mariotte (1662) για ισόθερμη μεταβολή
Για ορισμένη μάζα ιδανικά συμπεριφερόμενου αερίου, ο Όγκος του V είναι αντιστρόφως ανάλογος της Πιέσεως αυτού P
[ PV]m,T = σταθερό
Νόμος του Gay Lyssac (1662) για ισοβαρή μεταβολή
Για ορισμένη μάζα ιδανικά συμπεριφερόμενου αερίου, ο Όγκος του V είναι ανάλογος της Απόλυτης θερμοκρασίας αυτού Τ
[ V/T]m,P = σταθερό
Ισχύει ακόμα και ο Νόμος των Μερικών Πιέσεων του Dalton
Για τα Φυσικά Αέρια
Υπάρχει απόκλιση από την ιδανική συμπεριφορά
Λόγω των ελκτικών δυνάμεων μεταξύ των μορίων,
η Πίεση των φυσικών αερίων δεν είναι P αλλά P + p΄ όπου το p΄οφείλεται στις ελκτικές δυνάμεις των μορίων
Από τον όγκο που καταλαμβάνει συνολικά το αέριο θα πρέπει να αφαιρέσουμε τον όγκο β που είναι θεωρητικά ο όγκος των μορίων του που εδώ δεν θεωρείται αμεληταίος. Έτσι η καταστατική εξίσωση παίρνει την μορφή (P + p΄) (V -β) = RT
ΠΗΓΕΣ
ΦΥΣΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ ΤΗΣ ΥΛΗΣ ΚΑΙ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Δ Α ΓΙΑΝΝΑΚΟΥΔΑΚΗ
Силы Ван-дер-Ваальса - Wikiwand
Τι είναι οι δυνάμεις van der Waals; (greelane.com)
Κατάσταση συνάθροισης - Βικιπαίδεια (wikipedia.org)Κατάσταση συνάθροισης - Βικιπαίδεια (wikipedia.org)
Почему газы нагреваются при сжатии? Основы физики. (fb.ru)
Идеальный газ. Формула концентрации молекул газа. Пример задачи :: SYL.ru
Водомерка и особенности её движения - презентация к уроку Окружающий мир (ppt4web.ru)
Άμορφα σώματα - Βικιπαίδεια (wikipedia.org)
https://nature-health.ru/about/poleznaya-informaciya/propolis/