Реальные газы. 
Химия

В отличие от бесконечно маленьких молекул идеального газа молекулы реальных газов имеют вполне определенные размеры. Очевидно, что свойства реального газа будут приближаться к свойствам идеального, если расстояния между молекулами существенно больше, чем размеры молекул. При обычных условиях расстояния между молекулами газа примерно в 10 раз больше диаметра молекул, поэтому собственный объем молекул составляет ~10″ ³ от общего объема газа.

По мере увеличения давления расстояния между молекулами уменьшаются и общий объем газа приближается к собственному объему молекул. В этих условиях межмолекулярное взаимодействие становится заметным и пренебречь им уже нельзя.

Существуют многочисленные уравнения, описывающие поведение реальных газов при высоких давлениях, но наиболее распространено уравнение Ван-дер-Ваальса:

Поправка a/V² учитывает межмолекулярное взаимодействие — если бы этого взаимодействия не было, то идеальное давление было бы больше, чем измеряемое на величину поправки:

Поправка b учитывает собственный объем молекул в общем объеме газа. Так как объем молекул идеального газа равен нулю, то измеренный объем реального газа несколько больше. Тогда:

Постоянные а и /; зависят от природы газа.

Определение молекулярных масс газов

На основании закона Авогадро появилась возможность определения мольных масс тех веществ, которые могут быть переведены в газообразное состояние. Поскольку мольные массы численно равны относительным молекулярным массам, то обычно говорят, что таким путем определяют молекулярные массы веществ.

В основе метода лежит определение массы и объема некоторого количества газа. Дальше возможны три пути.

1. Сравнение масс равных объемов двух газов при одинаковых условиях.

Рис. 53. Газовая пипетка — прибор для отбора точного объема газа

Этот путь удобен в том случае, когда экспериментатор имеет сосуд, точно калиброванный по объему (рис. 5.3). Его заполняют известным газом, например водородом, и взвешивают, а затем заполняют неизвестным газом X и вновь взвешивают. Если давление и температура в обоих случаях одинаковы, то, но закону Авогадро число молекул обоих газов в данном случае одинаково. Следовательно, измеренные массы газов относятся так же, как молекулярные или мольные массы:

Отношение масс равных объемов двух газов называют плотностью одного газа по второму и обозначают D. Если плотность определена по водороду, то m_x/m_U) = = М_х/2,02, или с округлением М_х = 2D_Hz.

2. Сравнение измеренного объема, приведенного к нормальным условиям (К₀), с мольным объемом газа 22,4 л. Так как масса газа определена:

отсюда.

3. Непосредственное вычисление М_х из данных опыта, в котором определяются масса, объем, температура и давление неизвестного газа. Тогда из уравнения (5.1) имеем

На этом пути можно проделать измерения при нескольких значениях давления и экстраполировать результат на Р = 0, т. е. на состояние идеального газа.