Reales Gas

Das reale Gas weicht in seiner thermischen Zustandsgleichung ab von der linearen Abhängigkeit des Drucks von Dichte und Temperatur, die das ideale Gas ausmacht. Die Abweichungen beruhen darauf, dass die Teilchen eine endliche Ausdehnung besitzen (keine Punktmassen sind) und sich bei größeren Abständen anziehen, z.B. durch Van-der-Waals-Kräfte.

Die Wechselwirkungen können mit dem Lennard-Jones-Potential, dem Kompressibilitätsfaktor und u.a. auch mit dem Joule-Thomson-Koeffizient in ungefährer Näherung beschrieben werden. So überwiegen in großer Entfernung die anziehenden Kräfte, jedoch beginnt ab dem Unterschreiten einer bestimmten Entfernung zweier Teilchen zueinander der repulsive (abstoßende) Kraftanteil zu überwiegen, der extrem schnell ansteigt (mit r¹² bzw. exponentiell).

Ist keine sehr große Genauigkeit erforderlich, so begnügt man sich in der Regel mit der Van-der-Waals-Gleichung zur Beschreibung des Zustandes eines realen Gases. Es gibt jedoch eine Vielzahl weiterer Zustandsgleichungen:

• Virialgleichungen
• Clausius-Gleichung
• Zustandsgleichung von Dieterici
• Zustandsgleichung von Redlich-Kwong
• Zustandsgleichung von Redlich-Kwong-Soave
• Zustandsgleichung von Peng-Robinson
• Zustandsgleichung von Benedict-Webb-Rubin
• Zustandsgleichung von Berthelot

Literatur

• B. Weigand, J. Köhler, J. von Wolfersdorf: Thermodynamik kompakt. 3. Auflage, Springer 2013, ISBN 978-3-642-37232-2
• Jan Peter Gehrke, Patrick Köberle: Physik im Studium: Ein Brückenkurs. De Gruyter Studium 2014, ISBN 978-3-11-035931-2 (Kapitel „Reale Gase“ S. 142-150)