Сжимаемость реальных газов

Наличие у молекул реальных газов конечного по величине объема и сил притяжения между ними приводит к качественным и количественным отличиям в поведении реальных газов по сравнению с идеальными. Весьма четко влияние этих факторов сказывается на сжимаемости реального газа.

Данный вопрос удобно исследовать с помощью р– р диаграммы, в которой по оси абсцисс откладывается давление газа р, а по оси ординат – произведение давления газа на удельный объем р(рис.6.3).

Изотермы идеального газа, как это следует из уравнения , в такой диаграмме изображаются прямыми, параллельными оси абсцисс (линия АМ). Это означает, что у идеального газа удельный объем изменяется обратно пропорционально давлению.

Естественно, что интенсивность изменения объема реального газа с увеличением давления при постоянной температуре будет иной. Реальный газ вследствие конечности объема его молекул должен быть менее сжимаем, чем идеальный газ, т.к. свободный объем у реального газа меньше, чем у идеального. С другой стороны, наличие сил взаимного притяжения между молекулами делает реальный газ более сжимаемым, чем идеальный. Следовательно, оба фактора противоположны по действию, и в зависимости от того, какой фактор превалирует в данных условиях, реальный газ может быть более сжимаем или менее сжимаем, чем идеальный газ.

При р = 0 любой реальный газ приобретает свойства идеального газа, поэтому изотерма его начинается в той же точке А, что и соответствующая изотерма идеального газа. При низких давлениях, когда объем газа настолько велик, что можно пренебречь влиянием объема самих молекул, действуют только силы взаимного притяжения между молекулами, сжимаемость реального газа по сравнению с идеальным газом увеличивается и изотерма реального газа АN отклоняется вниз. По мере повышения давления второй фактор становится все более существенным, сжимаемость реального газа начинает уменьшаться и изотерма AN отклоняется вверх. Следовательно, изотермы реального газа в р– р диаграмме имеют минимум.

Опыт показывает, что по мере роста температуры минимум изотермы смещается сначала вправо, а затем начинает смещаться влево и при температуре, называемой бойлевой температурой, достигает оси ординат (рис. 6.4). Очевидно, что бойлева температура характеризуется тем, что при ней реальный газ в определенном интервале низких давлений ведет себя как газ идеальный.

При еще более высоких температурах изотермы реального газа минимума не имеют и сжимаемость его при любом давлении меньше, чем у идеального газа.

Линия, соединяющая минимумы изотермы реального газа и, следовательно, удовлетворяющая равенству

, (6.3)

называется линей Бойля, а точка, в которой она совпадает с осью ординат, называется точкой Бойля.

Дата добавления: 2014-01-03