आदर्श गैस समीकरण में संशोधन, जिससे वास्तविक गैसों पर इसका अनुप्रयोग संभव हो सकेगा

संपीडनशीलता कारक और आदर्श समीकरण से इसका संबंध। गैस संपीडनशीलता कारक किसी दिए गए तापमान और दाब पर गैस के आयतन तथा उस आयतन का अनुपात है जो गैस ग्रहण करेगी यदि वह समान तापमान और दाब पर आदर्श गैस होती। संपीड्यता कारक यह बताता है कि दी गई गैस किसी विशिष्ट तापमान और दबाव पर आदर्श गैस से कितनी विचलित हो रही है।

यह समान दाब और तापमान पर गैस के आयतन तथा आदर्श गैस के आयतन का अनुपात है। आदर्श गैस समीकरण के लिए संपीडनशीलता कारक निम्न प्रकार से प्राप्त किया जा सकता है। यहाँ P दाब है, n गैस का मोल है, T परम तापमान है तथा R गैस स्थिरांक है।

बॉयल के नियम के अनुसार दाब आयतन के व्युत्क्रमानुपाती होता है। अतः दबाव और आयतन का गुणनफल संतुलन पर स्थिर रहता है। यह मानक तापमान पर है। अतः स्थिर तापमान पर आदर्श गैसों के लिए, दबाव में परिवर्तन के बावजूद PV स्थिर रहता है। लेकिन वास्तविक गैसों के लिए, PV बनाम P ग्राफ सीधी रेखा में नहीं होगा।

क्योंकि वास्तविक गैसों में अंतर-आणविक बल होते हैं, इसलिए एक दूसरे से टकराने पर गैस के कण धीमे हो जाते हैं। अतः दबाव आदर्श गैस स्थितियों में दबाव से कम होगा। अतः वास्तविक गैसों का ग्राफ दबाव बढ़ने के कारण शुरू में नीचे जाएगा, लेकिन फिर बढ़ने लगेगा।

गैस कणों के बीच अंतराआणविक बल जितना अधिक होगा, डुबकी भी उतनी ही अधिक होगी। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि वास्तविक गैस को केवल एक विशेष बिंदु पर ही संपीड़ित किया जा सकता है और उस दबाव के बाद, आयतन में कोई कमी नहीं होती है। अतः वास्तविक गैसों का ग्राफ इस प्रकार है।

वास्तविक गैसें कम दबाव पर आदर्श व्यवहार तक पहुँचती हैं। गैसों में अंतराआणविक बल बहुत कम होते हैं लेकिन ये आकर्षक बल फिर भी मौजूद होते हैं। अतः वास्तविक गैसें आदर्श गैस व्यवहार से विचलित हो जाती हैं, क्योंकि आदर्श गैसों में अंतर-आणविक बल नहीं होते हैं। कम दबाव पर, वास्तविक गैसें कम अंतराआणविक बलों का अनुभव करती हैं। कम दबाव पर गैस के अणु एक दूसरे से बहुत दूर होते हैं और उनके बीच की जगह के कारण अणुओं का आकार छोटा हो जाता है। इसलिए गैसें कम दबाव पर अधिक आदर्श व्यवहार करती हैं।

उच्च तापमान। वास्तविक गैसें अणुओं के बीच आकर्षण बल प्रदर्शित करती हैं जो उन्हें आदर्श गैसों से विचलित कर देती हैं। चूँकि आदर्श गैसों के बीच आकर्षण बल नगण्य होता है। कम दबाव और उच्च तापमान पर वास्तविक गैसें आदर्श गैसों की तरह व्यवहार करती हैं। उच्च तापमान और निम्न दाब पर अणु एक दूसरे से बहुत दूर होते हैं और अंतर-आणविक बल नगण्य हो जाते हैं। इसलिए गैसें कम दबाव और उच्च तापमान पर आदर्श व्यवहार करती हैं। इस स्थिति में, गैसें बॉयल के नियम का पालन करती हैं और आदर्श गैसों की तरह व्यवहार करती हैं।

वान डेर वाल्स समीकरण। यह समीकरण दबाव, आयतन, तापमान और वास्तविक गैसों की मात्रा के बीच संबंध दर्शाता है। इस समीकरण में, b स्थिरांक का उपयोग वास्तविक गैसों में आयतन अंश के संशोधन के लिए किया जाता है। जबकि इसका उपयोग वास्तविक गैस अणुओं के बीच आकर्षक बलों को मापने के लिए किया जाता है। वान डेर वाल्स समीकरण में विशेष इकाइयों के साथ दो स्थिरांक हैं।

स्थिर गैसों से आदर्श गैसों के आयतन और दाब सुधार के लिए वान डेर वाल्स समीकरण का उपयोग किया जाता है। विभिन्न तापमानों पर हाइड्रोजन के एक मोल के लिए पीवी बनाम आरटी का ग्राफ। सबसे पहले, हम स्थिर तापमान पर हाइड्रोजन के लिए यह ग्राफ देखते हैं। ग्राफ के अनुसार, आदर्श गैस की स्थिति के लिए एक सीधी रेखा है लेकिन हाइड्रोजन एक वास्तविक गैस है। और वास्तविक गैसें आदर्श गैसों की दो धारणाएं नहीं रखतीं।

प्रथम, गैस के अणुओं के बीच कोई आकर्षण बल नहीं होता, लेकिन वास्तविक गैसों में आकर्षण बल मौजूद होते हैं। दूसरा, गैस अणुओं का आयतन नगण्य होता है लेकिन वास्तविक गैस अणुओं का आयतन विशेष होता है। यही कारण है कि हाइड्रोजन के लिए ग्राफ रेखा आदर्श गैस रेखा से विचलित हो जाती है।

अब हम इसी परिदृश्य पर विभिन्न तापमानों पर विचार करते हैं। तापमान में वृद्धि के साथ वास्तविक गैसें स्थिर निम्न दबाव पर आदर्श गैसों की तरह व्यवहार करती हैं। इसलिए तापमान बढ़ाने से हाइड्रोजन के लिए ग्राफ रेखा अधिक क्षैतिज होगी और आदर्श गैस रेखा के निकट होगी। लेकिन तापमान घटने से आणविक आकर्षण बढ़ जाता है, इसलिए वास्तविक गैस आदर्श गैस व्यवहार से अधिक विचलित हो जाती है।