Изотермы Ван-дер-Ваальса

Критической называется такая наименьшая температура, выше которой вещество может находиться только в парообразном состоянии (сжижение невозможно). Для гелия t _кр= -268 ^оС, для водорода t _кр= -240 ^оС.

OT -кривая сублимации.

TK -кривая испарения,

Рис. 9. Фазовая диаграмма вещества. K – критическая точка, T – тройная точка. I – твердое тело, II – жидкость, III – газообразное вещество.

TM -кривая плавления.

Для многих веществ давле-ние p_тр в тройной точке меньше 1 атм ≈ 10⁵ Па. Такие вещества при нагревании при атмос-ферном давлении плавятся.

Например, для воды T_тр = 273,16 К, p_тр = 6,02·10² Па.

Существуют и такие веще-ства, у которых p_тр превышает 1 атм.

Так для углекислоты (CO₂) p_тр = 5,11 атм, T_тр = 216,5 К. Поэтому при атмосферном давлении твердая углекислота может существовать только при низкой температуре, а в жидком состоянии при p = 1 атм она вообще не существует. В равновесии со своим паром при атмосферном давлении углекислота находится при температуре 173 К или –80 °С в твердом состоянии. Это широко применяемый «сухой лед», который никогда не плавится, а только испаряется (сублимирует).

4. Внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля – Томсона

Внутренняя энергия реального газа:

, (18)

.

Потенциальная энергии взаимодействия молекул при расширении газа от объема V ₁ до V ₂ равна работе силы молекулярного давления р¢

.

Потенциальная энергия отрицательна, так как молекулярные силы, создающие внутреннее давление р¢, являются силами притяжения и при увеличении объема они уменьшаются.

. (19)

Опыт Джоуля и Томсона по адиабатному перетеканию газа через пористую перегородку.

(20)

Процесс изменения температуры реального газа при адиабатическом продавливании его через пористую перегородку называется дросселированием.

При дросселировании возможно несколько случаев изменения температуры газа (эффект Джоуля – Томсона):

1) газы, расширяясь, охлаждаются (положительный эффект Джоуля – Томсона);

2) газы, расширяясь, нагреваются (отрицательный эффект Джоуля – Томсона);

3) температура газа при его расширении не изменяется (инверсия).

Эффект Джоуля – Томсона используется в машинах Линде (немецкий физик, 1842-1934) для получения сжиженных газов.

Дата добавления: 2014-01-07