Головна | Про нас | Зворотній зв'язок
З ростом тиску поступово поведінку реальних газів починає відрізнятися від поведінки газів ідеальних, і при досить високому тиску ця відмінність стає принциповим.
Розглянемо деяку експериментальну ізотерму (рис.7.6). (Вперше отримана Ендрюсом).
АВ - перехід пара з ненасиченого стану в насичене.
Насичена пара - пара, що знаходиться в динамічній рівновазі зі своєю рідиною.
ВС - конденсація пара (Рн = const). На цій ділянці речовина існує в двох агрегатних станах: рідкому і газоподібному. У точці С весь пар перетворюється в рідину.
Рис.7.6. CD - рідкий стан.
Розглянемо ряд експериментальних ізотерм, отриманих для різних температур (ріс.7.7). З їх графіків видно, що з ростом Т горизонтальну ділянку зменшується, стягуючи в точку. Якщо через крайні точки горизонтальних ділянок ізотерм провести криву, то отримаємо приблизно параболу.
Верхня точка кривої (точка К) називається критичною, вона відповідає критичного стану, а параметри, цього стану називають критичними.
Крива, що проходить через точку К, називається критичної кривої (изотермой).
Критичний стан речовини - стан, при якому зникає яке розрізнення між рідиною і її насиченим паром.
Очевидно, що реальні гази не підкоряються рівняння стану ідеального газу (рівняння Менделєєва - Клапейрона), тому що Останнім не враховує:
1. Розміри молекул (наприклад, при р = 500 МПа обсяг, яку він обіймав самими молекулами, дорівнює 0,5 обсягу, займаного газом).
2. Сил взаємодії між молекулами.
Ван-дер-Ваальса ввів відповідні поправки в рівняння стану ідеального газу:
1). Фактично вільний обсяг, в якому можуть рухатися молекули, (наприклад, для 1 благаючи газу) буде не Vm. а (Vm - b), де b - обсяг, займаний самими молекулами.
Стикаючись, дві молекули зближуються на відстань d, що дорівнює ефективному діаметру (рис.7.8). Для центрів обох молекул недоступний сферичний обсяг радіуса d, тобто обсяг, що перевищує обсяг однієї молекули в вісім разів (обсяг недоступної сфери. обсяг однієї молекули
У розрахунку на одну молекулу, недоступним виявляється обсяг рівний учетверенному обсягом однієї молекули. Для всіх молекул, що містяться в одному молі, - учетверенному власним обсягом молекул:
Відзначимо, що фактично облік розмірів молекул означає облік сил відштовхування. Тому дана поправка повинна трактуватися як поправка на сили відштовхування.
2). При значному зближенні сили відштовхування перевершують сили тяжіння. Однак, як правило, розглядаються досить великі відстані між молекулами, на яких, в основному, діють сили тяжіння. Їх дія призводить до появи додаткового тиску в газі, яке називається внутрішнім тиском pi. За розрахунками Ван-дер-Ваальса
де а - постійна Ван-дер-Ваальса, Vm - молярний об'єм.
Рівняння Менделєєва - Клапейрона для 1 моля ідеального газу має вигляд: pVm = RT.
Для довільної кількості газу. тому, множачи обидві частини попереднього рівняння на маємо:
де a і b - постійні, для даного газу - свої. Їх, як правило, визначають з експерименту.
Необхідно відмітити, що
1) Рівняння Ван-дер-Ваальса досить добре описує ділянки АВ і CD експериментальної ізотерми. А поведінка його реального газу на ділянці BC рівняння Ван-дер-Ваальса не підкоряється (см.ріс.7.6).
2) Існують і інші рівняння, які більш точно, ніж рівняння Ван-дер-Ваальса описують поведінку реальних газів.