Ideal Gas vs Real Gas
Хий бол матери байдаг төлөвүүдийн нэг юм. Энэ нь хатуу болон шингэнээс ялгаатай шинж чанартай байдаг. Хий нь захиалгатай байдаггүй бөгөөд тэдгээр нь өгөгдсөн орон зайг эзэлдэг. Тэдний зан төлөвт температур, даралт гэх мэт хувьсагчид ихээхэн нөлөөлдөг.
Ideal Gas гэж юу вэ?
Идэвхтэй хий нь бидний судалгааны зорилгоор ашигладаг онолын ойлголт юм. Хий нь хамгийн тохиромжтой байхын тулд тэдгээр нь дараах шинж чанартай байх ёстой. Хэрэв эдгээрийн аль нэг нь байхгүй бол хий нь хамгийн тохиромжтой хий гэж тооцогддоггүй.
• Хийн молекулуудын хоорондох молекул хоорондын хүч маш бага.
• Хийн молекулуудыг цэгэн хэсгүүд гэж үзнэ. Тиймээс хийн молекулууд эзэлдэг орон зайтай харьцуулахад молекулуудын эзэлхүүн бага байна.
Хэвийн хийн молекулууд өгөгдсөн орон зайг дүүргэдэг. Тиймээс том орон зайг агаар эзлэх үед хийн молекул өөрөө орон зайтай харьцуулахад маш бага байдаг. Тиймээс хийн молекулуудыг цэгэн бөөмс гэж үзэх нь тодорхой хэмжээгээр зөв юм. Гэсэн хэдий ч нэлээд их хэмжээний хийн молекулууд байдаг. Дууны хэмжээг үл тоомсорлох нь эдгээр тохиолдлуудад алдаа гаргадаг. Эхний таамаглалын дагуу бид хийн молекулуудын хооронд молекул хоорондын харилцан үйлчлэл байхгүй гэдгийг анхаарч үзэх хэрэгтэй. Гэсэн хэдий ч бодит байдал дээр эдгээрийн хооронд дор хаяж сул харилцан үйлчлэл байдаг. Гэхдээ хийн молекулууд хурдан бөгөөд санамсаргүй байдлаар хөдөлдөг. Тиймээс тэдэнд бусад молекулуудтай молекул хоорондын харилцан үйлчлэл хийх хангалттай хугацаа байдаггүй. Тиймээс энэ өнцгөөс харахад эхний таамаглалыг хүлээн зөвшөөрөх нь зарим талаараа зөв юм. Хэдийгээр бид идеал хийг онолын хувьд хэлдэг ч 100% үнэн гэж хэлж чадахгүй. Хий нь хамгийн тохиромжтой хийн үүрэг гүйцэтгэдэг зарим тохиолдол байдаг. Хамгийн тохиромжтой хий нь даралт, эзэлхүүн, температур гэсэн гурван хувьсагчаар тодорхойлогддог. Дараах тэгшитгэл нь хамгийн тохиромжтой хийг тодорхойлно.
PV=nRT=NkT
P=үнэмлэхүй даралт
V=хэмжээ
n=мэнгэний тоо
N=молекулын тоо
R=бүх нийтийн хийн тогтмол
T=үнэмлэхүй температур
K=Больцман тогтмол
Хэдийгээр хязгаарлалт байгаа ч бид дээрх тэгшитгэлийг ашиглан хийн төлөв байдлыг тодорхойлдог.
Бодит хий гэж юу вэ?
Дээрх хоёр эсвэл хоёулангийнх нь аль нэг таамаглал хүчингүй бол эдгээр хийг бодит хий гэж нэрлэдэг. Бид жинхэнэ хийтэй байгалийн орчинд тааралддаг. Бодит хий нь маш өндөр даралттай үед хамгийн тохиромжтой нөхцлөөс ялгаатай байдаг. Учир нь маш өндөр даралттай үед хий дүүргэх эзэлхүүн маш бага болдог. Дараа нь орон зайтай харьцуулахад бид молекулын хэмжээг үл тоомсорлож болохгүй. Үүнээс гадна, идеал хий нь маш бага температурт бодит байдалд хүрдэг. Бага температурт хийн молекулын кинетик энерги маш бага байдаг. Тиймээс тэд удаан хөдөлдөг. Үүнээс болж хийн молекулуудын хооронд молекул хоорондын харилцан үйлчлэл үүснэ, бид үүнийг үл тоомсорлож болохгүй. Бодит хийн хувьд бид дээрх идеал хийн тэгшитгэлийг ашиглах боломжгүй, учир нь тэдгээр нь өөр өөр байдаг. Бодит хийн тооцоонд илүү төвөгтэй тэгшитгэлүүд байдаг.
Ideal болон бодит хий хоёрын ялгаа юу вэ?
• Тохиромжтой хий нь молекул хоорондын хүчгүй бөгөөд хийн молекулуудыг цэгийн бөөмс гэж үздэг. Үүний эсрэгээр бодит хийн молекулууд нь хэмжээ, эзэлхүүнтэй байдаг. Цаашлаад тэдгээр нь молекул хоорондын хүчтэй.
• Бодит байдал дээр хамгийн тохиромжтой хий олдохгүй. Гэхдээ хий нь тодорхой температур, даралтад ийм байдлаар ажилладаг.
• Хий нь өндөр даралт, бага температурт жинхэнэ хий шиг ажиллах хандлагатай байдаг. Бодит хий нь бага даралт, өндөр температурт хамгийн тохиромжтой хий шиг ажилладаг.
• Тохиромжтой хийнүүд нь PV=nRT=NkT тэгшитгэлтэй холбоотой байж болох ба харин бодит хий нь боломжгүй юм. Бодит хийг тодорхойлоход илүү төвөгтэй тэгшитгэлүүд байдаг.
