Свойства веществ в критическом состоянии. Определение критических параметров. Способ Эндрюса. Метод исчезновения мениска. Дифференциальный денсиметр

Энтропия и внутренняя энергия газа Ван дер Ваальса.

Отклонение газа Ван дер Ваальса от реального

Уравнение Ван дер Ваальса наглядно и просто учитывает поведение вещества в газообразном и жидком состоянии, однако в количественном состоянии имеются отклонения от реальных экспериментов:

Во-первых, при различных температурах приходится выбирать разные постоянные a и b, то есть они зависят от темперауры.

Во-вторых, универсальная для всех веществ постоянная в действительности меняется.

В-третьих, соотношение не соблюдается. Более точным является соотношение.

В-четвертых, в области двухфазных состояний уравнение Ван дер Ваальса не обосновано теоретически и дает расхождение с экспериментом. Кроме модели газа Ван дер Ваальса существуют и другие модели, уравнение Дитеричи, уравнение Бертло, уравнение Клаузиуса, уравнение Камерлинга – Оннеса (уравнение состояния в вириальной форме).

Выведем формулу для энтропии газа Ван дер Ваальса, из уравнения. Заменим частные производные. Для газа Ван дер Ваальса, поэтому, тогда и энтропия одно моля газа Ван дер Ваальса равна

Для вычисления внутренней энергии рассмотрим внутреннюю энергию как функцию объема и температуры, тогда и, но. Для газа Ван дер Ваальса, поэтому и внуренняя энергия одного моля. Для нескольких молей.

Сивухин § 102, (стр 417-423)

19.5 Эффект Джоуля – Томсона.

P₁

P₂

V₁

V₂

Джоуль и Томсон проводили следующий опыт: бралась цилиндрическая трубка, окруженная теплоизолирующим материалом. В середине трубки помещалась пробка из пористого материала. Исследуемый газ протекал через пробку. Течение газа было медленным так, что по обе стороны газ находился в состоянии равновесия. Течение было адиабатическим. При стационарном течении газа по одну сторону от пробки устанавливалась одна температура, а по другую – другая. Стационарное течение газа через пористую пробку, называется процессом Джоуля – Томсона. Изменение температуры в таком процессе – это эффект Джоуля – Томсона. Работа в таком процессе. Т. к. процесс адиабатический, то и, т.е. и энтальпия остается величиной постоянной.

Приращение энтальпии. Тогда и. Если газ идеальный, то и, тогда.

Повышение или понижение температуры реального газа при стационарном течении его через пробку, называется дифференциальным эффектом Джоуля – Томсона. Если >0, эффект положительный. Температура в этом случае уменьшается. Если <0, эффект отрицательный. Температура повышается.

Интегральный эффект Джоуля – Томсона – это протекание газа (дросселирование) через малое отверстие (вентиль) при большой разности давления..

19.6 Эффект Джоуля – Томсона для газа Ван дер Ваальса.

Рассмотрим частную производную, поскольку. Для газа Ван-дер-Ваальса, поэтому и. Тогда. Рассмотрим отдельно два важных случая:

а) разреженный газ.

В случае разреженного газа поправки a и b являются малыми поправками, в знаменателе ими можно пренебречь. Заменим на v, тогда. Если, то <0, газ нагревается, если, то >0, газ охлаждается. Заметим, что если, а, то газ будет охлаждаться, а если, а, то газ будет нагреваться. Температура называется температурой инверсии эффекта Джоуля – Томсона.

ΔT>0

ΔT<0

Кривая инверсии

б). Плотные газы.

Знак эффекта Джоуля Томсона в этом случае определяется числителем, если, то газ нагревается, и, наоборот, если, то газ охлаждается. Уравнение определяет кривую инверсии дифференциального эффекта Джоуля – Томсона. В приведенных параметрах оно имеет вид.

Лекция 20 Свойства веществ при низких температурах

Дата добавления: 2014-01-04