Fugacitás

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Jump to navigation Jump to search

A fugacitás (f, [kPa]) olyan mennyiség, mellyel a nyomást helyettesítve az ideális gázok kémiai potenciáljának számítására szolgáló összefüggésben, reális gázokra érvényes összefüggést kapunk. Párhuzam vonható a reális oldatok koncentráció helyett aktivitással való jellemzésével.

Definíció a kémiai potenciál alapján[szerkesztés]

Egy reális gáz fugacitását formálisan a kémiai potenciál és az ideális gáz nyomása közötti kapcsolatot leíró egyenlettel analóg összefüggéssel definiáljuk.

A (μ) kémiai potenciált általában parciális moláris szabadentalpiaként definiálják. Ez azonban bármely tiszta anyag esetén a moláris szabadentalpiával egyenlő, (T) hőmérséklettől és (P) nyomástól való függését pedig a egyenlet írja le. Állandó hőmérsékleten ez a kifejezés függvényében integrálható. Ki kell jelölni továbbá egy referencia állapotot is. Ideális gáz esetén ez csak a nyomástól függ, melyet = 1 barban rögzítünk, így


Ekkor ideális gázra

Ezt átrendezve kapjuk:

A fenti kifejezés adja meg egy ideális gáz kémiai potenciálját izoterm folyamatra, = 1 bar referencia állapot esetén.

Reális gáz esetében a integrál nem számítható ki, mivel a reális gáz moláris térfogata nem írható le egyszerű kifejezéssel. Még közelítő kifejezés – például a van der Waals-egyenlet, a Redlich–Kwong vagy más állapotegyenlet – alkalmazásakor is komolyan behatárolná a használhatóságot az anyagi minőségtől való függés.

A kémiai potenciál matematikai értelemben ráadásul nem viselkedik szépen: a nyomás nullához közeledésével negatív végtelenhez tart, ami problémákat okoz a tényleges számítások elvégzésekor.

Kívánatos, hogy a reális gázok kémiai potenciálját leíró kifejezés hasonló legyen az ideális gázokéhoz. Ehhez definiálni lehet egy mennyiséget, a fugacitást, melynek segítségével a reális gázok kémiai potenciálja az alábbi módon írható le:

A fenti alak a definíció szokásos formája, de f is kifejezhető:

Fordítás[szerkesztés]

Ez a szócikk részben vagy egészben a Fugacity című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.