Appunti di chimica sull' Equazione di stato dei gas reali ed Legge di Maxwell Boltzmann

Equazione di stato dei gas reali

Equazione di Van der Waals

In un gas reale:

• Le particelle non sono più puntiformi ma possiedono un volume proprio.
• Vi sono forze di interazione intermolecolare.
• Urti anelastici.

Pertanto, tali caratteristiche influenzano il comportamento del gas reale; ciò è espresso dal rapporto di comprimibilità Z.

Z = PV / nRT

Se Z = 1 gas perfetto.

Se Z ≠ 1 gas reale.

In particolare:

• Z < 1 quando il gas si trova a basse pressioni.
• Z > 1 quando il gas si trova ad alte pressioni.

Un gas reale è più comprimibile di un gas perfetto a causa della presenza di forze di attrazione.

Van der Waals modifica l'equazione di stato dei gas perfetti, tenendo conto delle differenze tra il gas reale ed il gas perfetto:

Volume proprio delle particelle: correzione volume

Essendo che le particelle possiedono un volume proprio, il volume in cui le particelle possono muoversi non è più V ma è V meno b, la differenza tra il volume del recipiente ed il volume occupato dalle particelle.

Quest'ultimo è detto covolume e viene immodificabile per ogni gas, volume occupato da una mole di particelle.

Pertanto il volume realmente disponibile nel gas reale è dato da V - nb.

Questa idea è sempre più apprezzabile con {@} delle concentrazioni del gas, per i gas meno perfetti.

Essendo PV = nRT = a + ^{@}P (condizioni lontane dalle condizioni di gas perfetto).

Equazione di stato dei gas reali

Equazione di Van der Waals

In un gas reale:

• Le particelle non sono più puntiformi ma possiedono un volume proprio.
• Vi sono forze di interazione intermolecolare.

Pertanto tali caratteristiche influenzano il comportamento dei gas reali; e ciò è espresso dal rapporto di comprimibilità Z.

Z = PV / nRT

Se Z = 1 → gas perfetto.

Se Z ≠ 1 → gas reale.

In particolare:

• Z < 1 quando il gas si trova a basse pressioni.
• Z > 1 quando il gas si trova ad alte pressioni.

Un gas reale è più comprimibile di un gas perfetto a causa della presenza di forze di attrazione.

Van der Waals modificò l'equazione di stato dei gas perfetti tenendo conto delle differenze tra il gas reale ed il gas perfetto:

• Volume proprio delle particelle → Correzione volume.

Essendo che le particelle possiedono un volume proprio, il volume in cui le particelle possono muoversi non è il volume del recipiente ed è il volume occupato dalle particelle, quest'ultimo è definito covolume o volume occupato da un mole di particelle.

Pertanto il volume realmente disponibile nel gas reale è dato da V_m - nb.

Questo dato è semplice ma approssimato per l'aumento della concentrazione del gas, per i gas 'meno perfetti'.

Essendo PV = nRT = ^kR → la concentrazione del gas aumenta.

A basse temperature → aumento di energia cinetica delle particelle.

Ad alte pressioni → aumento delle forze di interazione.

Forze di interazione tra le particelle

Quando prevalgono le forze di attrazione tra le particelle, diminuiscono la frequenza degli urti contro le pareti del recipiente e quindi la pressione esercitata dal gas reale sarà minore di quella ideale.

Quando la pressione ideale è data solo dalla pressione interna del gas che è direttamente proporzionale al quadrato della concentrazione del gas perché maggiore è la concentrazione del gas maggiori saranno le forze di attrazione che importano quindi una diminuzione delle frequenze degli urti contro le pareti.

P_reale = P_i + a(n/V)²

PV = nRT → [P_i + a(n/V)²][V - b] = nRT