Reaalikaasut

Reaalikaasut ovat kaasujen tilaa, jossa kaasun käyttäytyminen poikkeaa ideaalikaasun laista PV = nRT. Poikkeamat korostuvat suurissa paineissa ja matalissa lämpötiloissa, jolloin molekyylien vuorovaikutukset sekä molekyylien oma tilavuus vaikuttavat.

Yleisimmät tilayhtälöt ovat van der Waalsin tilayhtälö: (P + a/Vm^2)(Vm - b) = RT, jossa Vm on molaarinen tilavuus ja a sekä b ovat ainekohtaisia vakioita; a kuvaa vetovoimia ja b kuvaa molekyylin omaa tilavuutta. Toinen yleinen muoto on viriaalieritys: P = RT/Vm + B2(T)/Vm^2 + B3(T)/Vm^3 + ..., joissa Bn(T) ovat viriaalisia vakioita. Tilayhtälöiden avulla voidaan laskea paine, tilavuus tai lämpötila eri oloissa; kompressibiliteettikerroin Z = PVm/RT ilmaisee, kuinka lähellä arvoa 1 järjestelmä on.

Reaalikaasun käyttäytymiseen vaikuttavat ennen kaikkea vuorovaikutukset ja molekyylin tilavuus; vaikutukset riippuvat molekyylien ominaisuuksista, kuten dipoli momentista ja koostumuksesta. Kriittinen piste (Tc, Pc, Vc) sekä muut kriittiset ominaisuudet kuvaavat, missä olosuhteissa poikkeamat ovat suuria.

Käytännössä reaalikaasut ovat keskeisiä kemiantekniikassa, geotieteissä ja öljy- sekä kaasuteollisuudessa, erityisesti korkeapaine- ja matalalämpötilakäytössä. Esimerkkejä ovat hiilidioksidi ja metaani, joiden käyttäytyminen poikkeaa ideaalikaasun odotuksista tietyissä olosuhteissa.

Reaalikaasujen mallit ovat kehittyneet van der Waalsin työn jälkeen; viriaalit ja muut tilayhtälöt tarjoavat tarkempia kuvia todellisesta kaasukäyttäytymisestä.