理想気体と非理想気体
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理想気体と非理想気体
理想気体の状態方程式という呼び方があるように、$p \cdot V = n R_u T$のような状態方程式は、理想気体のもとでしか使うことができない。
では、理想気体とはどんな気体だろうか。また非理想気体とはどんなものを想定しているのだろうか。
理想気体とは？
以下のような性質を持つ気体の事である。
- 個々の粒子の体積は無視、粒子間に引力は働かないものとする
- 相転移を起こさない
他にもあるだろうが、大きく二つ取り出した。
まず実際には原子や分子には体積はある。しかし、理想気体ではそのような粒子の大きさは考えない。
さらに、分子間力がないことによって、気体から液体への変化に影響を及ぼしているが、理想気体ではそのような分子間力は無いものとしている。
また、同様に、気体から液体に変わるような相転移も理想気体では想定していない。
理想気体に近いときは、低圧で高温の状態の時だ
つまり、外部の圧力が低い状態で、個々の粒子は暴れまくっているような気体に対しては、理想気体の状態方程式を使うことができる。
ただ、常温や常圧においての、実在気体を理想気体とみなしても問題ない場合は多い。
理想気体の状態方程式はカンタンで分かりやすい式なので、使えるときはガンガン使っていくと良い。
非理想気体とは？
理想気体の性質でないものが非理想気体といえる。
たとえば、想定している圧力、温度、体積において、気体や液体に変化する相変化を起こす場合は、理想気体の状態方程式を使うことはできない。
たとえば、エアコンの中にある冷媒と呼ばれる物質は、気体や液体になることもあるため、理想気体の状態方程式を使うことはできない。
また、理想気体の状態方程式があるということは、もちろん非理想気体における状態方程式もある。
wikiでいうと、ビリアルの方程式、ファンデルワールスの状態方程式がある。
非理想気体の状態方程式
まとめ
理想気体と非理想気体について。
理想気体は
- 粒子の大きさはない、分子間引力は働かない、相転移を起こさない
- 低温で高圧の気体には適用しやすい
非理想気体の身近な例は、エアコンの冷媒とか。
エアコン内部で気体や液体に変化するため、理想気体ではない。