УРАВНЕНИЕ ВАН-ДЕР-ВААЛЬСА




 

Из всех уравнений состояния реального газа, предложенных в свое время, самым простым и достаточно точным оказалось уравнение голландского физика Ван-дер-Ваальса:

Как видно, оно получено из уравнения Клапейрона для моля идеального газа путем введения поправок. Константы а и b имеют различные значения для разных газов и определяются опытным путем. В СИ , .

Поправка «b» определяет ту часть объема, занимаемого газом, которая недоступна для движения из-за конечных размеров самих молекул. b = 4 Vмолекул. УТОЧНИТЬ !

Поправка определяет внутренне давление р´, обусловленное взаимным притяжением молекул друг к другу. Очевидно, если бы вдруг это притяжение исчезло, то для того, чтобы удержать газ в пределах того же объема, пришлось бы увеличить внешнее давление на

.

Для произвольного количества газа уравнение Ван-дер-Ваальса имеет вид: .

 

 

ИЗОТЕРМЫ ВАН-ДЕР-ВААЛЬСА И ИХ АНАЛИЗ

Выразим из уравнения () давление:

Для исследования поведения реальных газов рассмотрим изотермы Ван-дер-Ваальса – кривые Р = f(Vm) при Т = const (рис 47). При низких температурах они имеют волнообразный участок, который по мере роста температуры все менее и менее выражен. При некоторой температуре Тк на изотерме этот участок вырождается в точку перегиба – К. Эта точка называется критической. Соответствующие этой точке объём и давление, также называются критическими: Vк и Рк. Для температур Т > Тк изотермы Ван-дер-Ваальса представляют собой монотонно спадающие кривые, похожие на изотермы идеального газа.

Опыты ирландского ученого Т. Эндрюса (1869г.) по изучению изотермического сжатия реальных газов подтвердили выводы, следующие из анализа уравнения Ван-дер-Ваальса:

.

Однако на экспериментальных изотермах не было волнообразного участка, который присутствует на теоретических кривых Р = f(V). Вместо него наблюдался горизонтальный участок (плато) ad.

Эндрюс обнаружил, что при значениях параметров, соответствующих этому участку на поршне появляются капельки жидкости, т.е. этому плато соответствует стадия превращения газа в жидкость и это происходит при постоянном давлении (р = const_. Было установлено также, что при Т > 304 К двухфазное состояние для СО2 является критическим.

Если через крайние точки горизонтальных участков семейства экспериментальных изотерм какого-то реального газа провести линию, то координатная плоскость разбивается на три области:

1) область параметров, при которых данное вещество находится в газообразном состоянии;

2) область жидкого состояния;

3) область двухфазного состояния жидкость – насыщенный пар.

Критическая точка К соответствует такому набору параметров Тк, Рк, nmк, для которого исчезает различие между жидким и газообразным агрегатным состояниями вещества. Из уравнения Ван-дер-Ваальса:

; nmк = 3b ; .

 

Как видно из диаграмм, при Т > Тк ни при каких давлениях нельзя провести сжижение газа.





©2015-2017 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.

Обратная связь

ТОП 5 активных страниц!