Діаграми стиснення ідеальних та реальних газів

Рівняння стану реального газу

Реальні гази – гази,які підпорядковуються трьом ознакам:

® молекули володіють власними розмірами.

® між молекулами існують сили міжмолекулярної взаємодії.

® молекули рухаються хаотично.

Поведінку реальних газів описує рівняння стану Ван –дер – Ваальса

(р+а/V²)(V-b)=RT - загальне рівняння Ван –дер – Ваальса для 1 моля речовини.

де а/V² – поправка, яка враховує наявність сил міжмолекулярної взаємодії

(р+а/V²)(V-b)=nRT

Залежність тиску від об’єму ідеального газу при стлій температурі згідно закону Бойля –Маріотта описується відповідною ізотермою ідеального газу яка має вигляд строго симетричної гіперболи.

Проте для реального газу вона відрізняється. Зокрема досліджуючи ізотерми стиснення реальних газів СО₂ в 1862 році вчений Ендрю одержав діаграму стиснення при відповідних сталих температурах.

Поступово зменшуючи об’єм газу в процесі стиснення на ділянці а₁b₁ при початковій температурі 0 °C величина тиску обернено пропорційно зростає, як і для ідеального газу, але досягнувши точки b₁, тиск припиняє змінюватись хоча об’єм газу починає зменшуватись. Це триває до точки с₁ – дана ділянка відповідає одночасному співіснуванні як газу так і рідини і називається метастабільними станом.

Відповідно точка b₁ називається точкою насиченої пари, а точка с₁ точкою насиченої рідини. Після неї газоподібний стан вже не існує. Оскільки стиснути рідину практично не можливо, тому подальше зменшення об’єму призводить до підвищення тиску (до точки d₁)

а₁b₁ – ділянка існування газоподібного стану

b₁c₁ – метастабільний стан (перехідний)

c₁d₁ – ділянка існування рідкого стану.

При підвищення температури на 10 °C ділянка переходу газу у рідину (метастабільний стан b₂c₃) зменшується, тобто відбувається швидше.

Подальше підвищення температури до 20 °C більше прискорює даний перехід при досягненні температури 31 °C, перехід в рідкий стан відбувається миттєво і горизонтальне плато зливається в одну точку k – яка називається критичною температурою.

Це означає що при температурі вищій 31 °C газ при жодних умовах не може бути перетворений у рідину тому реальний газ набуває властивостей ідеального газу. Відповідно ізотерма реального газу набуває ізотерми ідеального.

Це дає змогу для реального газу при температурах вище критичної використовувати всі закони ідеального газу для відповідних розрахунків.

a₁b₁c₁d₁ –при 0°C

a₂b₂c₂d₂ – при 10 °C

a₃b₃c₃d₃ – при 20 °C

k –критична температура (31 °C)

l,f – при температурі вище 31 °C

Область обмежена штрих пунктирною лінією, яка характеризує метастабільний стан газу називається горизонтальним плато Ван-дер-Ваальса.

Дата добавления: 2015-05-26