Legile privind gazele considerate în secțiunile anterioare sunt exact satisfăcute numai pentru gazele ideale care nu se convexă la răcirea lor până la temperatura absolută zero.
Proprietăți cele mai multe gaze similare cu cele ale unui gaz ideal, atunci când sunt la temperaturi suficient de departe de punctul de rouă, adică. E. Atunci când nu există nici o interacțiune între molecule și atunci când volumul propriu al moleculelor de gaz este mică în comparație cu volumul de gaz.
În apropierea punctului de condensare (la presiune ridicată și temperatură scăzută) proprietatea gazelor diferă semnificativ de proprietățile unui gaz ideal. În aceste cazuri, vorbesc despre gaze reale.
Ecuația de stare pentru gazul ideal de 1 mol (Vm - volumul molar) este modificată în cazul gazelor reale.
Pentru gazele reale, trebuie luat în considerare volumul intrinsec al moleculelor. Prezența forțelor repulsive care se opun de penetrare a volumului ocupat de o moleculă de alte molecule, este de a se asigura că spațiul liber real, care poate muta un molecule de gaz real, nu va Vm. și Vm - b. b este volumul ocupat de moleculele în sine. Volumul b este egal cu volumul cvadruplu propriu al moleculelor.
Acțiunea forțelor de atracție a gazului conduce la apariția unei presiuni suplimentare asupra gazului, numită presiune internă. Conform calculelor lui Van der Waals, presiunea internă este invers proporțională cu pătratul volumului molar, adică,
unde a este constanta van der Waals, care caracterizează forțele de atracție intermoleculară.
Introducând corecțiile la ecuația unui gaz ideal, obținem ecuația lui Van der Waals pentru gazul de 1 m
Având în vedere că, obținem o ecuație pentru o cantitate arbitrară de materie:
Variațiile lui Van der Waals (a și b) sunt constante pentru fiecare gaz. Pentru a le determina, ecuațiile sunt scrise pentru cele două stări de gaz cunoscute din experiment și sunt rezolvate cu privire la a și b.
Ecuația (9.45) poate fi scrisă în formular
Dată fiind p și T, aceasta este o ecuație de gradul trei cu privire la Vm. prin urmare, poate avea fie trei rădăcini reale, fie una reală și două imaginare și numai rădăcinile pozitive reale au un înțeles fizic.
Izotermele Van der Waals sunt curbele dependenței lui p de Vm pentru T dată, definită de ecuația lui van der Waals pentru molul unui gaz.
La o anumită temperatură Tk - temperatura critică - pe izotermă (Figura 9.11) doar un punct de inflexiune (în acest moment tangenta la acesta este paralelă cu axa abscisei). Punctul K este un punct critic. Volumul Vk corespunzător acestui punct și presiunea pk sunt de asemenea numite critice. O izotermă pentru Tk este numită o izotermă critică.
La o temperatură ridicată (T> Tk), izotermia unui gaz real diferă de izotermia unui gaz ideal doar printr-o anumită distorsiune a formei sale, rămânând o curbă în scădere monotonică. La o temperatură scăzută (T Izotermele la temperatură scăzută (T Luați în considerare izoterma la T Fig. 9.12 Fig. 9.13 În secțiunile 1-3 și 5-7, cu o scădere a volumului Vm, presiunea p crește. În secțiunea 3-5, comprimarea substanței duce la o scădere a presiunii; Practica arată că astfel de state nu sunt realizate în natură. Prezența secțiunii 3-5 înseamnă că, cu o schimbare treptată a volumului, substanța nu poate rămâne tot timpul sub forma unui mediu omogen; la un moment dat, ar trebui să existe o schimbare bruscă a stării și o descompunere a substanței în două faze. Astfel, adevărata izotermă are forma unei linii întrerupte 7-6-2-1. Partea 7-6 corespunde stării gazoase, iar partea 2-1 corespunde stării gazoase. În stările corespunzătoare secțiunii orizontale a izotermei 6-2, se observă un echilibru între fazele lichide și cele gazoase ale substanței. Dacă prin punctele de capăt ale secțiunilor orizontale ale izotermelor de familie să dețină linie, veți obține kolokoobraznaya curba (fig. 9.13), care mărginește regiunea statelor din două faze a materiei. Această curbă și împărțiți critic izotermei diagramă p, Vm sub Izoterma în trei regiuni: o curbă regiune kolokoobraznoy este stări bifazice (lichid saturat și vapori), la stânga ei este o zonă de stare lichidă, și dreapta - pereche regiune. Aburul este o substanță care este într-o stare gazoasă la o temperatură mai mică decât cea critică. Aburul saturat este o vapori care este în echilibru cu lichidul. 1. Gazul efectuează lucrări negative asupra corpurilor adiacente. Ce se întâmplă cu volumul de gaze? 2. Se poate întâmpla ca gazul să primească căldură, iar energia sa internă să scadă? 3. Este energia internă a unui gaz ideal schimbându-se sub expansiune izotermică? 4. Este raportul Cp-CV = R întotdeauna valabil? 5. În ce proces este efectuat de organismul proporțional cu schimbarea volumului său? 6. Care este lucrarea făcută în procesul izocoric? 7. În ce proces face munca făcută de corp egală cu pierderea energiei sale interne? 8. Ce este o mașină de mișcare perpetuă de al doilea tip? 9. Poate scădea entropia în cursul unui proces ireversibil? 10. Ce cantități care sunt neglijate atunci când se iau în considerare gazele ideale țin cont de ecuația lui van der Waals? Sarcini pentru capitolele 8, 9 1. Luați în considerare un model al unui gaz ideal închis într-un vas. Supraestimată sau subestimată în comparație cu valorile reale ale gazului (pentru valorile date V și T): a) energia internă; b) presiunea gazului pe peretele vasului? 2. Energia internă a unui anumit gaz este de 55 MJ, energia mișcării de rotație fiind de 22 MJ. Câți atomi sunt într-o moleculă a unui gaz dat? 3. Care dintre gazele enumerate în compoziția aerului au cea mai mare viteză medie aritmetică în starea de echilibru? 1) N2; 2) O2; 3) H2; 4) CO2. 4. Unele gaze cu masă constantă sunt transferate de la o stare de echilibru la alta. Se schimbă distribuția vitezei de molecule: a) poziția maximului curbei Maxwell; b) aria de sub această curbă? 5. Volumul de gaz crește și temperatura scade. Cum se schimbă presiunea? Masa este constantă. 6. În expansiunea adiabatică a gazului, volumul său se schimbă de la V1 la V2. Comparați raportul de presiune (p1 / p2) dacă gazul: a) este monatomic; b) diatomic. 7. Un aerostat cu o carcasă ermetică elastică se ridică în atmosferă. Temperatura aerului și scăderea presiunii cu altitudinea. Indiferent dacă forța de ridicare a balonului depinde de: a) presiunea aerului; b) asupra temperaturii? 8. Figura prezintă adiabatele pentru două gaze H2 și Ar. Indicați ce grafice corespund cu H2. 1) I, III; 2) I, IV; 3) II, III; 4) II, IV. 9. Comparați activitatea de expansiune cu o schimbare izotermică în volum de la 1 la 2 m 3 și de la 2 la 4 m 3. 10. Gazul, care se extinde, trece din aceeași stare cu volumul V1 până la volumul V2. a) izobaric; b) adiabatic; c) izotermic. În ce procese gazul efectuează cea mai mică și cea mai mare muncă? 11. Care dintre următoarele gaze are cea mai mare căldură specifică la temperatura camerei? 12. Cum se schimbă energia internă a gazului în procesele de extindere: a) în izobar; b) în adiabatic? 13. Se dă un gaz necunoscut. Este posibil să știți ce fel de gaz este, dacă este dat: a) p. V. T. m; b) p. T. r; c) g, CV. Teoria capacității clasice de căldură este aplicabilă gazului. 14. Determinați semnele capacității de căldură molară a gazului (m = const, moleculele de gaz sunt rigide) în procesul pentru care T 2 V = const, dacă gazul: a) este monatomic; b) diatomic. 15. Să trecem de la modelul unui gaz ideal la un model în care forțele atractive dintre molecule sunt luate în considerare. Cum se modifică capacitățile de căldură molară CV și Cp pentru V și T date? 16. Un gaz ideal care conține molecule N se extinde la o temperatură constantă. Prin ce lege crește numărul de micro-stații ale gazului w. 1) w lnV; 4) relația corectă nu este dată.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: