Ізотерми Амага

Зокрема, закон Бойля-Маріотта задовільно описує поведінку цілого ряду реальних газів лише в обмежених інтервалах тисків () і при певному значенні температури - температури Бойля Т _Б. При T > T _Б, T < T _Б для більшості багатоатомних газів, як показують експерименти, навіть в області малих тисків добуток pV залежить від тиску (pV = f (p)).

На рис.1 показані експериментально отримані ізотерми для вуглекислого газу в координатах pV і р при T=const - такі ізотерми називають ізотермами Амага.

Рисунок 1 - Ізотерми Амага для вуглекислого газу

Для більшості багатоатомних газів в області малих тисків (від 0 до 20-30 атм) pV зменшується зі зростанням р, а далі зростає з підвищенням р.

Проте, якщо температура реального газу дорівнюватиме певному значенню Т = Т _Б (для кожного газу температура Бойля Т _Б має своє значення: для водню Т _Б = 673 К, для вуглекислого газу Т _Б = 530 К), то ізотерми Амага будуть співпадати з ізотермами Бойля-Маріотта в деякому інтервалі тисків і не залежатимуть від тиску. При температурах Т > T _Б, як правило, для багатьох газів добуток pV зі зростанням р збільшується.

Залежність = f (p) для реального газу

Коефіцієнт ізотермічної стисливості для ідеального газу повинен змінюватися обернено пропорційно тиску. Експерименти ж показують, що для реальних газів при великих тисках c спадає з підвищенням тиску швидше, ніж обернено пропорційно до тиску; при малих же тисках навпаки газ легше стискається.

Немає нічого дивного в тому, що реальні гази значно відрізняються за властивостями від ідеальних газів. Пригадати припущення, які ми зробили для виведення рівнянь ідеальних газів: взаємодія між молекулами газу відсутня, власний об’єм молекул не враховувався.

Дослід показує, що ці обидва припущення, покладені в основу теорії ідеального газу, є наближеними. Якщо за нормальних умов (Т =273К, р =10⁵Па) вони ще виправдані, то при тисках р >100атм сили міжмолекулярної взаємодії і об’єм самих молекул повинні враховуватися в рівняннях, що описують поведінку газу.

Приклад. Радіус молекули r ~ 10^-10м її об’єм V ~ 10^-30 м³. За нормальних умов в 1м³ знаходиться n ≈ 2.7∙10²⁵ молекул. Отже, за цих самих умов власний об’єм всіх молекул в 1м³ дорівнює

V ₀ ~ 10^-30∙2.7∙10²⁵ = 2.7∙10^-5(м³)

Тобто

,

об’єм молекул становить 0.01% всього об’єму. Тому ми можемо знехтувати як розмірами частинок, так і силами взаємодії між ними, якщо сили взаємодії швидко убувають із збільшенням відстані між молекулами. При р ~ 10⁵ атм власний об’єм молекул матиме той самий порядок, що й об’єм, зайнятий газом, тобто відстань між частинками буде того самого порядку, що й самі розміри молекул, а сили взаємодії будуть помітно проявляти себе не тільки в момент зіткнень.

Дата добавления: 2014-01-11