Tento článek pojednává o vlastnostech ideálního plynu. Termín ideál znamená něco, co je dokonalé po všech stránkách. I když nic na tomto světě není ideální.
Ať už jde o lidi, zvířata nebo jakoukoli jinou část přírody, nic není ideální. Takový je způsob života, jen ve zlém můžeme vidět dobro. Omezme naši diskusi na plyny. Ve skutečných případech existují pouze skutečné plyny. Jsou některé plyny, které jsou téměř ideální. V tomto článku budeme studovat vlastnosti ideálního plynu a poté studovat dále skutečné plyny, které jsou téměř ideální.
- Ideální plynové vlastnosti vzduchu
- Ideální plynové vlastnosti metanu
- Ideální plynové vlastnosti Co2
- Ideální plynové vlastnosti helia
- Ideální plynové vlastnosti dusíku
- Ideální plynové vlastnosti argonu
- Ideální vlastnosti plynů propanu
- Ideální plynové vlastnosti kyslíku
Co je ideální plyn?
An ideál plyn je definován jako teoretický plyn, který nemá žádné interakce mezi částicemi, ale skládá se z mnoha bodových částic pohybujících se náhodně nebo podle Brownova pohybu.
Ve skutečnosti ideální plyny neexistují a existují pouze skutečné plyny. Ideální plyny se řídí některými zákony, které jsou považovány za základní charakteristiky ideálního plynu. Skutečné plyny, které se téměř řídí těmito zákony nebo charakteristikami, jsou také považovány za ideální plyny. Podívejme se v níže uvedené části na charakteristiku ideálního plynu.
Obrázek kreditů: Cmglee, Ideální plynoprávní vztahy, CC BY-SA 4.0
Charakteristika ideálního plynu
Charakteristika ideálního plynu je dána kinetickou teorií plynů. Tyto vlastnosti jsou uvedeny v části níže -
- Molekuly plynu sledují Brownův pohyb a neustále se pohybují.
- Dráha, kterou molekuly plynu urazí, sleduje přímku a nemění se, pokud se nesrazí s jinou molekulou nebo nádobou.
- Mezi molekulami nedochází k žádné interakci, což znamená, že mezi molekulami nepůsobí žádná přitažlivá síla nebo replusivní síla.
- Částice plynu jsou považovány za velmi malé nebo bodové hmoty. Neudrží žádný objem.
- Srážky mezi těmito hmotami bodů jsou elastické. Energie se v celém tomto procesu šetří, to znamená, že v tomto procesu nedochází k žádnému zisku ani ztrátě energie.
- Molekuly při stejné teplotě mají stejnou kinetickou energii.
Typy ideálního plynu
Ideální plyny jsou rozděleny do tří hlavních typů. Tyto typy jsou uvedeny v části níže -
- Klasický nebo Maxwell-Boltzmannův ideální plyn – Tento typ plynu se dále dělí na klasický termodynamický ideální plyn a ideální kvantový Boltzmannův plyn.
- Ideální kvantový plyn Bose– Tento typ plynu se řídí Bose-Einsteinovou statistikou a distribuce energie těchto bosonů bude ve formě Bose-Einsteinova rozložení.
- Ideální kvantový Fermiho plyn– Tento typ plynu se řídí statistikou Fermi-Dirac a distribuce energie těchto Fermionů bude ve formě distribuce Fermi-Dirac.
Ideální plynové vlastnosti vzduchu
Níže uvedená tabulka ukazuje ideální plynové vlastnosti vzduchu. Vzduch je směsí mnoha plynů, ale má některé vlastnosti ideálního plynu.
Plyn se chová jako ideální plyn, když je vysoká teplota a nízký tlak. Vzduch se za takových podmínek chová jako ideální plyn.
Níže uvedená tabulka ukazuje vlastnosti vzduchu
Molární hmotnost- 28.97
Plynová konstanta- 0.287
Cp - 1.005
Cv- 0.718
Ideální plynové vlastnosti metanu
Metan je sloučenina uhlíku tvořená jedním atomem uhlíku a čtyřmi atomy vodíku vázanými na něj. Vlastnosti metanu jsou uvedeny v části uvedené níže
Plyn se chová jako ideální plyn, když je teplota vysoká a tlak je nízký. Metan se za takových podmínek chová jako ideální plyn.
Hustota- 0.657 kg/m3
Bod tání -183 stupňů Celsia
Bod varu -162 stupňů Celsia
Kritická teplota - 190.56 K
Ideální plynové vlastnosti Co2
Co2 nebo oxid uhličitý je také sloučenina uhlíku tvořená jedním atomem uhlíku a dvěma atomy kyslíku vázanými na něj. Oxid uhličitý vydechujeme my lidé. Co2 se také používá jako hasicí přístroj, protože nepodporuje hoření.
Plyn se chová jako ideální plyn, když je teplota vysoká a tlak je nízký. Co2 se za takových podmínek chová jako ideální plyn.
Vlastnosti ideálního plynu CO2 jsou uvedeny v části uvedené níže -
Molární hmotnost- 44.01
Plynová konstanta- 0.1889
Cp – 0.846
Cv- 0.657
Ideální plynové vlastnosti helia
Helium je vzácný plyn a má atomové číslo 2. Má pouze jeden obal, do kterého se vejdou dva elektrony. Atom helia je stabilní, protože obal je plný a je v nejnižším možném energetickém stavu.
Plyn se chová jako ideální plyn, když je teplota vysoká a tlak je nízký. Helium se za takových podmínek chová jako ideální plyn.
Vlastnosti ideálního plynu helia jsou uvedeny v části níže -
Molární hmotnost – 4
Plynová konstanta- 2.07
Cp - 5.9
Cv- 3.11
Ideální plynové vlastnosti dusíku
Plynný dusík je bezbarvý chemický prvek. Nemá žádný zápach a je inertní a nekovové povahy. Vlastnosti ideálního plynu dusíku jsou uvedeny v tabulce níže.
Plyn se chová jako ideální plyn, když je teplota vysoká a tlak je nízký. Dusík se za takových podmínek chová jako ideální plyn.
Molární hmotnost- 28
Plynová konstanta- 0.29
Cp - 1.039
Cv- 0.743
Ideální plynové vlastnosti argonu
Argon je stejně jako dusík bezbarvý chemický prvek bez zápachu. Je nehořlavý a netěkavý. Patří do rodiny vzácných plynů, jejichž vnější plášť je zcela vyplněn, což činí atom stabilnější.
Plyn se chová jako ideální plyn, když je teplota vysoká a tlak je nízký. Argon se za takových podmínek chová jako ideální plyn.
Vlastnosti ideálního plynu argonu jsou uvedeny v části níže -
Molární hmotnost- 40
Plynová konstanta- 0.2081
Cp - 0.52
Cv- 0.31
Ideální plynové vlastnosti kyslíku
Kyslík je plynný chemický prvek, který je také bez zápachu a bez barvy. Kromě toho můžeme říci, že kyslík podporuje spalování, protože působí jako okysličovadlo a ke spalování potřebuje oxidační činidlo. Všichni vdechujeme kyslík, abychom přežili.
Plyn se chová jako ideální plyn, když je teplota vysoká a tlak je nízký. Kyslík se za takových podmínek chová jako ideální plyn.
Vlastnosti ideálního plynu kyslíku jsou uvedeny v části uvedené níže-
Molární hmotnost- 32
Plynová konstanta- 0.25
Cp - 0.918
Cv- 0.65
Ideální vlastnosti plynů propanu
Propan patří do rodiny alkanů. Propan je sloučenina uhlíku se třemi atomy uhlíku a osmými atomy vodíku vázanými na ni. Je to velmi unikátní prvek, protože propan je šetrný k životnímu prostředí.
Plyn se chová jako ideální plyn, když je teplota vysoká a tlak je nízký. Propan se za takových podmínek chová jako ideální plyn.
Vlastnosti ideálního plynu propanu jsou uvedeny v části níže-
Molární hmotnost- 44
Plynová konstanta- 0.1885
Cp - 1.67
Cv- 1.49
Tlak a teplota ideálního plynu
Tlak a teplota ideálního plynu jsou ve vzájemném vztahu podle rovnice uvedené v části níže -
PV = nRT
Kde,
P je tlak ideálního plynu
V je objem plynu
n je počet molů plynu
R je univerzální plynová konstanta
T je teplota plynu v systému
Ahoj… Jmenuji se Abhishek Khambhata a vystudoval jsem B. Tech ve strojírenství. Během čtyř let mého inženýrství jsem navrhoval a řídil bezpilotní letouny. Mojí silnou stránkou je mechanika tekutin a tepelné inženýrství. Můj čtvrtý projekt byl založen na zvyšování výkonu bezpilotních vzdušných prostředků pomocí solární technologie. Rád bych se spojil s podobně smýšlejícími lidmi.