الانحراف عن السلوك المثالي

الغازات الحقيقية لا تلتزم تماما بقوانين الغاز المثالية، خاصة عند الضغوط العالية ودرجات الحرارة المنخفضة أو عندما تكون على وشك التكثف إلى سائل. تحدث هذه الانحرافات بسبب قوى بين جزيئات الغاز. القوى التنافرية تساعد في التمدد وتكون مهمة عندما تكون الجزيئات قريبة جدا من بعضها البعض، عادة عند ضغط عال. القوى الجاذبة تساعد على الضغط ولها مدى أطول، حيث تكون فعالة عبر عدة أقطار جزيئية. تصبح هذه النقاط مهمة عندما تكون الجزيئات قريبة ولكن ليست بالضرورة متلامسة، وتقل عندما تكون الجزيئات متباعدة.

عند الضغوط المنخفضة، حيث تكون الجزيئات متباعدة بشكل واسع والتفاعلات بين الجزيئات ضئيلة، تتصرف الغازات بشكل شبه مثالي. عند الضغوط المتوسطة، تتجاوز القوى الجاذبة القوى التنافرية، مما يجعل الغاز أكثر قابلية للانضغاط من الغاز المثالي. عند الضغوط العالية، تهيمن القوى النفورية، مما يجعل الغاز أقل قابلية للانضغاط.

يستخدم عامل الضغط، Z، لقياس انحراف الغاز الحقيقي عن السلوك المثالي. هي نسبة الحجم المولي المقاس للغاز إلى الحجم المولي للغاز المثالي عند نفس الضغط ودرجة الحرارة. الغاز المثالي له Z = 1 عند جميع الضغوط. الغازات الحقيقية لها Z ≈ 1 عند ضغوط منخفضة جدا، وتتصرف بشكل شبه مثالي. عند الضغوط العالية، Z > 1 بسبب القوى التنافرية السائدة، وعند الضغوط المتوسطة، يكون لدى معظم الغازات Z < 1، مما يشير إلى أن القوى الجاذبة تقلل من الحجم المولي مقارنة بحجم الغاز المثالي.

قانون الغاز المثالي (pV_m = RT) هو تقريب أول جيد للغازات الحقيقية عند درجات حرارة عالية وأحجام مولر كبيرة. معادلة الحالة الفيروية تحسن ذلك بإضافة مصطلحات لمتغيرات الضغط. عامل الضغط، Z، والمعاملات الفيريالية، التي تعتمد على درجة الحرارة، تقيس الانحرافات عن السلوك المثالي. على الرغم من أن الغاز الحقيقي قد يتوافق مع سلوك الغاز المثالي عند الضغوط المنخفضة، إلا أن ليس كل خصائصه تتطابق بالضرورة مع خصائص الغاز المثالي. درجة حرارة بويل هي حيث تتطابق خصائص الغاز الحقيقي مع الغاز المثالي مع اقتراب الضغط من الصفر.