Plin

Plin je agregatno stanje u kojemu tvar nema stalni oblik ni obujam. U takvom stanju sve molekule tvari imaju dovoljnu unutarnju energiju da se oslobode iz stabilne strukture, pri čemu temperatura mora biti iznad, a tlak ispod kritične vrijednosti. U suprotnom samo neke molekule imaju dovoljnu energiju, pa uz plinovitu postoji i kapljevita ili kruta faza, pa se za takav slučaj obično koristi pojam para. Plin je tvar u plinovitom agregatnom stanju u kojem ne pokazuje nikakvu strukturnu uređenost i nema određen oblik ni volumen, nego uvijek ispunjava sav prostor u kojem se nalazi. U kinetičkoj teoriji plinova razmatra se kao temeljni pojam idealni plin, za koji bi pod bilo kojim uvjetima vrijedila plinska jednadžba, koja zapravo izriče zakon očuvanja energije, a objedinjuje sva tri plinska zakona:

${\displaystyle p\cdot V=n\cdot R\cdot T\,}$

gdje je: p - tlak (koji nastaje gibanjem molekula, a očituje se silom na površinu stijenki posude), V - volumen, n - broj molova ili množina tvari, R - plinska konstanta, a T - apsolutna temperatura. Stanje idealnoga plina materija poprima na vrlo visokim temperaturama i pri niskim tlakovima, dok se za realne plinove rabe jednadžbe koje uključuju korektivne elemente za pojedine plinove, jer međudjelovanje molekula plina ovisi o masi molekula, gustoći plina, pa time i o tlaku, te o brzini gibanja, a time i o temperaturi, te o privlačnim silama među molekulama plina. Što je temperatura niža, a tlak viši, to više djeluju privlačne sile među molekulama plina, i to veći dio od cijeloga zauzetog prostora čini vlastiti obujam molekula. Pod dovoljno visokim tlakom i ispod kritične temperature (kritične veličine), plin se može dovesti u takvo stanje da hlađenjem prijeđe u kapljevinu na niskome tlaku, a da se ne može reći u kojem je trenutku prešao iz plinovitog u tekuće stanje. Zbog toga se ta dva stanja zajedno nazivaju fluidnima, za razliku od čvrstoga. Iznad kritične temperature plinovi se ne pokoravaju jednadžbi stanja idealnih plinova (realni plinovi), a ispod kritične temperature plin se pod dovoljno visokim tlakom (u tom stanju naziva se parom) može kondenzirati u tekućinu.^[1]

Jedna je od jednadžba stanja postavljenih za realne plinove van der Waalsova jednadžba:

${\displaystyle \left(p+{\frac {n^{2}a}{V^{2}}}\right)\left(V-nb\right)=nRT}$

gdje je:

p - tlak fluida;

V – obujam spremnika u kojem se nalazi fluid;

a - mjera za privlačenje čestica ${\displaystyle \scriptstyle a=N_{\mathrm {A} }^{2}a'}$;

b - obujam koji zauzimaju molovi čestica ${\displaystyle \scriptstyle \,b=N_{\mathrm {A} }b'}$;

n - broj molova;

R - univerzalna plinska konstanta, ${\displaystyle \scriptstyle \,R=N_{\mathrm {A} }k}$;

T - apsolutna temperatura.^[2][3][4][5]

Temperatura pri kojoj tvar isparavanjem prelazi iz kapljevitog u plinovito stanje naziva se vrelište. Ako tvar u plinovito stanje prelazi neposredno iz krutog stanja ta se pojava naziva sublimacija. Obrnuti procesi kondenzacije su ukapljivanje i resublimacija.

1. ↑ plin. Hrvatska enciklopedija. Leksikografski zavod Miroslav Krleža. 2015.
2. ↑ T. L. Hill: Statistical Thermodynamics, Addison-Wesley, Reading (1960), p. 280
3. ↑ Cross Michael First Order Phase Transitions, [1]  Arhivirana inačica izvorne stranice od 23. listopada 2014. (Wayback Machine)
4. ↑ A. E. Elhassan, R. J. B. Craven, K. M. de Reuck: The Area Method for pure fluids and an analysis of the two-phase region, Fluid Phase Equilibria 130 (1997) 167-187.
5. ↑ Maxwell J.C. The scientific papers of James Clerk Maxwell Dover 1965.(c1890.) p424