Уравнение Менделеева-Клапейрона, описывающая поведение идеальных газов, неточное для описания реальных газов, поскольку между молекулами реального газа действуют силы, которые при рассмотрении идеальных газов не принимаются.
При рассмотрении реальных газов - газов, свойства которых зависят от взаимодействия молекул, надо учитывать силы межмолекулярного взаимодействия. Эти силы являются короткодействующими - существенные на расстояниях <10-9 м и быстро уменьшаются с увеличением расстояния между молекулами.
Теперь известно, что между молекулами вещества одновременно действуют силы притяжения и силы отталкивания. На рис. 5.1, а приведена зависимость сил межмолекулярного взаимодействия от расстояния r между молекулами, где Fв и Fn - соответственно силы отталкивания и притяжения, а Fр - их результирующая. Силы отталкивания считаются положительными, а силы взаимного притяжения - отрицательными.
На расстоянии r = r0 результирующая сила F = 0, т.е. силы притяжения и отталкивания уравновешивают друг друга. Таким образом, расстояние r0 соответствует равновесной расстояния между молекулами, на которой бы они находились при отсутствии теплового движения. При r <r0 преобладают силы отталкивания (F> 0), при r> r0 - силы притяжения (F <0). На расстояниях r> 10-9 м межмолекулярные силы взаимодействия практически отсутствуют (F ? 0). Элементарная работа ?А силы F при увеличении расстояния между молекулами на dr осуществляется за счет уменьшения взаимной потенциальной энергии молекул. Из анализа качественной зависимости потенциальной энергии взаимодействия молекул от расстояния между ними следует, что если молекулы находятся друг от друга на расстоянии, на котором межмолекулярные силы взаимодействия не действуют (r> r1), то П = 0. При постепенном сближении молекул между ними появляются силы притяжения (F <0), которые осуществляют положительную работу (?А = Fdr> 0). Тогда, согласно (5.1), потенциальная энергия взаимодействия уменьшается, достигая минимума при r = r0.
При r <r0 с уменьшением r силы отталкивания (F> 0) резко возрастают и осуществляемая против них работа отрицательна (?A = Fdr <0). Потенциальная энергия начинает также резко расти и становится положительной. Из данной потенциальной кривой получается, что система из двух взаимодействующих молекул в состоянии устойчивого равновесия (r = r0) имеет минимальную потенциальную энергией (определяет работу, которую нужно сделать против сил притяжения для того, чтобы разъединить молекулы, находящиеся в равновесии).