¿Por qué hay una corrección de volumen sustractiva en la ecuación de van der Waals para los gases reales?

Question

¿Por qué hay una corrección de volumen sustractiva en la ecuación de van der Waals para los gases reales, ya que tanto los gases reales como los ideales ocupan el volumen del recipiente en el que se encuentran, por lo que no debería haber ninguna corrección?

Answer 1

La ecuación de van der Waals es un intento de explicar la relación presión-volumen de los gases reales. Por ejemplo, cuál será la presión de una cantidad determinada de gas en un recipiente de volumen fijo.

En los gases ideales, el tamaño y las interacciones entre los átomos o moléculas del gas no importan en absoluto. Pensamos en ellos como entidades puntuales que no interactúan salvo para rebotar elásticamente entre sí y contra las paredes del recipiente. Su comportamiento se describe mediante la ecuación de los gases ideales y no depende en absoluto de la naturaleza de las partículas que componen el gas.

Las moléculas y los átomos reales se desvían de este comportamiento ideal porque las partículas del gas tienen un volumen finito e interacciones atractivas que hacen que no se comporten exactamente como describe la ecuación del gas ideal. La ecuación de van der Waals es un intento sencillo de explicar esas desviaciones de la idealidad. La corrección del volumen es uno de esos factores. Tiene en cuenta el hecho de que los gases reales están hechos de partículas que realmente tienen un tamaño finito y no son puntos matemáticos. El factor se refiere al volumen del partículas del gas, no sobre el recipiente en el que se encuentra el gas. El resultado de la corrección es que la presión de una cantidad determinada de gas en un recipiente de tamaño fijo es ligeramente diferente de lo que cabría esperar a partir de la ecuación del gas ideal.

Answer 2

Una cosa que se ha perdido en esta discusión es que el volumen ocupado por un gas es el volumen disponible para el movimiento molecular. Así que el volumen de un gas real se puede dar como:

Volumen del gas = Volumen del recipiente - Volumen no disponible para el movimiento molecular

Al estudiar el gas ideal el volumen no disponible para el movimiento molecular resulta ser cero (debido a la suposición de un volumen molecular despreciable).

Pero en el caso de los gases reales no es así y por eso se aplica ese término de corrección.