Мир науки

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Загрузка...

   Законы идеальных газов, выведены на основе МКТ, хорошо описывают реальные газы при малых давлениях и не слишком низких температурах.

При повышении давления или снижении температуры поведение реальных газов количественно и качественно отличается от поведения газов идеальных. 

 

Решение данной проблемы предложил в 1873 году голландский физик Ван-дер-Ваальс (1837-1923), который ввел уравнение состояния, названное его именем. 

 

Газ Ван-дер-Ваальса - это такая модель реального газа, в которой молекулы рассматриваются как твердые шарики определенного объема (диаметром d), между которыми действуют силы взаимного притяжения. Наличие собственного размера шариков приводит к тому, что в данной модели учтены и силы отталкивания между молекулами реального газа. 

 

[P + (m / μ) 2 ∙ a/V2] [V - (m / μ) ∙ b] = RT 

 

Последнее уравнение носит название уравнения Ван-дер-Ваальса, которое для одного моля газа имеет вид.

 

Уравнение состояния реального газа отличается от уравнения Клапейрона-Менделеева введением двух поправок. 

 

1. Учет размеров молекул и сил отталкивания между ними. 

 

b = 4V0 ∙ N, [b] = м3/моль 

 

Поправка b - поправка Ван-дер-Ваальса на собственный объем молекул (численно равен четырем объемам всех молекул в данном объеме газа). 

 

2. Учет сил притяжения между молекулами. 

 

Вводится поправка на дополнительный внутреннее давление, обусловленный притяжением молекул: 

 

 ДР = а/V2, [a] = (Па ∙ м6) / моль2 = (Н ∙ м4) / моль2, 

 

где а - коэффициент Ван-дер-Ваальса, который зависит от химической природы газа. 

 

На практике параметры а и b определяют для каждого газа экспериментально. 

 

1. Вода (Н2О) а = 0,5464 (Н ∙ м4) / моль2; b = 0,305 ∙ 10-4 м3/моль. 

 

2. Кислород (О2), а = 0,1370 (Н ∙ м4) / моль2; b = 0,318 ∙ 10-4 м3/моль. 

 

3. Азот (N2) a = 0,1390 (Н ∙ м4) / моль2; b = 0,391 ∙ 10-4 м3/моль. 

 

4. Водород (Н2), а = 0,0244 (Н ∙ м4) / моль2; b = 0,266 ∙ 10-4 м3/моль. 

 

Наиболее содержательные результаты можно получить анализируя теоретические изотермы реального газа. 

 

Изотермы реального газа. 

Область I - жидкость, область II - двухфазная система «жидкость + насыщенный пар», область III - газообразное вещество. K - критическая точка. 

 

Один из многих выводов указывает на то, что газ можно превратить в жидкость только при температуре ниже определенное его значение - значение критической температуры. При температурах, превышающей критическую, увеличением давления нельзя превратить газ в жидкость. 

 

Критические параметры состояния Ткр, Pкр, Vкр можно выразить через величины а и b газа: 

 

Ткр = 8а / (27Rb) Pкр = a / (27b2) Vкр = 3b. 

 

Критические температуры водяного пара, азота и кислорода соответственно равны: 

 

 

T (H2O) = 646K, T (N2) = 128K, T (O2) = 155K. 

 

Оказывается, что критические температуры азота и кислорода слишком низкие, чтобы эти газы, охлаждаясь ночью, могли сконденсироваться в виде росы. 

 

Теория Ван-дер-Ваальса хорошо описывает состояние и поведение реальных газов подтверждается экспериментальными исследованиями, однако она не применима для очень сжатых газов. 

 

Внутренней энергия реального газа. 

 

В случае реального газа внутренняя энергия является суммой кинетической энергии хаотического движения молекул и потенциальной энергии взаимодействия между ними: 

 

U = K + П. 

 

dП = рdV = (a/V2) dV; П = - a / V + const 

 

Если значение объема направляется до бесконечности, то константа интегрирования стремится к нулю и для внутренней энергии одного моля реального газа имеем 

 

U = cμv ∙ T - a / V. 

 

Итак внутренняя энергия реального газа U зависит не только от температуры, но и от объема. (Размер cμv для всех реальных газов, кроме водорода, при температурах до 1500 ° С такая же, как для идеального газа). 

 

Интересным выглядит тот факт, что во время изотермического расширения реального газа его внутренняя энергия увеличивается.



Загрузка...
Загрузка...
Реферати і шпаргалки на українській мові.
Биология      Физика      Химия      Экономика     География
Микробиология      Теоретическая механика     География Белоруссии    География Украины    География Молдавии
Растительность мира      Электротехника    География Грузии    География Армении    География Азербайджана
География Казахстана    География Узбекистана    География Киргизии    География Туркменистана    Природоведение
География Таджикистана    География Эстонии