Termenul „gaze reale” printre chimiști și fizicieni este folosit pentru a numi astfel de gaze, ale căror proprietăți depind cel mai direct de interacțiunea lor intermoleculară. Deși în orice carte de referință de specialitate se poate citi că un mol din aceste substanțe în condiții normale și în stare de echilibru ocupă un volum de aproximativ 22,41108 litri. O astfel de afirmație este valabilă numai pentru așa-numitele gaze „ideale”, pentru care, în conformitate cu ecuația Clapeyron, forțele de atracție și respingere reciprocă a moleculelor nu acționează, iar volumul ocupat de acestea din urmă este o valoare neglijabilă..
Desigur, astfel de substanțe nu există în natură, așa că toate aceste argumente și calcule sunt pur teoretice. Dar gazele reale, care se abate într-un grad sau altul de la legile idealității, se găsesc tot timpul. Între moleculele unor astfel de substanțe există întotdeauna forțe de atracție reciprocă, ceea ce implică faptul că volumul lor este oarecum diferit demodelul perfect derivat. În plus, toate gazele reale au grade diferite de abatere de la idealitate.
Dar aici există o tendință foarte clară: cu cât punctul de fierbere al unei substanțe este mai aproape de zero grade Celsius, cu atât acest compus va diferi de modelul ideal. Ecuația de stat pentru un gaz real, deținută de fizicianul olandez Johannes Diederik van der Waals, a fost derivată de acesta în 1873. Această formulă, care are forma (p + n2a/V2) (V – nb)=nRT, a fost comparată cu Ecuația Clapeyron (pV=nRT), determinată experimental. Prima dintre acestea ia în considerare forțele de interacțiune moleculară, care sunt influențate nu numai de tipul de gaz, ci și de volumul, densitatea și presiunea acestuia. Al doilea amendament determină greutatea moleculară a unei substanțe.
Aceste ajustări capătă cel mai important rol la presiune mare a gazului. De exemplu, pentru azot la un indicator de 80 atm. calculele vor diferi de la ideal cu aproximativ cinci procente, iar cu o creștere a presiunii la patru sute de atmosfere, diferența va ajunge deja la sută la sută. Rezultă că legile unui model de gaz ideal sunt foarte aproximative. Abaterea de la acestea este atât cantitativă, cât și calitativă. Prima se manifestă prin faptul că ecuația Clapeyron este observată pentru toate substanțele gazoase reale foarte aproximativ. Abaterile calitative sunt mult mai profunde.
Gazurile reale pot fi convertite șiîntr-un lichid și într-o stare solidă de agregare, ceea ce ar fi imposibil dacă ar urma cu strictețe ecuația Clapeyron. Forțele intermoleculare care acționează asupra unor astfel de substanțe duc la formarea diferiților compuși chimici. Din nou, acest lucru nu este posibil într-un sistem teoretic de gaz ideal. Legăturile formate în acest fel se numesc legături chimice sau de valență. În cazul în care un gaz real este ionizat, în el încep să apară forțele de atracție Coulomb care determină comportamentul, de exemplu, al unei plasme, care este o substanță ionizată cvasi-neutră. Acest lucru este relevant în special în lumina faptului că astăzi fizica plasmei este o disciplină științifică vastă, în dezvoltare rapidă, care are o aplicație extrem de largă în astrofizică, teoria propagării semnalului undelor radio și problema reacțiilor nucleare și termonucleare controlate.
Legăturile chimice din gazele reale, prin natura lor, practic nu diferă de forțele moleculare. Atât acestea, cât și altele, în mare, sunt reduse la interacțiunea electrică dintre sarcinile elementare, din care este construită întreaga structură atomică și moleculară a materiei. Cu toate acestea, o înțelegere completă a forțelor moleculare și chimice a devenit posibilă numai odată cu apariția mecanicii cuantice.
Merită să recunoaștem că nu orice stare a materiei compatibile cu ecuația fizicianului olandez poate fi implementată în practică. Acest lucru necesită și factorul stabilității lor termodinamice. Una dintre condițiile importante pentru o astfel de stabilitate a unei substanțe este aceea că înÎn ecuația presiunii izoterme trebuie respectată cu strictețe o tendință de scădere a volumului total al corpului. Cu alte cuvinte, pe măsură ce valoarea lui V crește, toate izotermele gazului real trebuie să scadă în mod constant. Între timp, pe parcelele izoterme van der Waals, se observă secțiuni în creștere sub marcajul de temperatură critică. Punctele situate în astfel de zone corespund unei stări instabile a materiei, care nu poate fi realizată în practică.
