logo
Калугин

1.7 Реальные газы

Экспериментально замечено, что при давлении p=1619 МПа объем газа более чем в 16 раз превышает тот, который он должен занимать по закону Бойля Мариотта. Такие отклонения свойств реальных газов от идеального связаны с тем, что молекулы имеют определенный объем, характер сил взаимодействия между ними более сложен, чем при упругих столкновениях.

В 1873 году Ван-дер-Ваальс объяснил отличие реальных газов от идеальных, следующим образом. При повышении внешнего давления общий объем газа уменьшается за счет сжатия свободного пространства. Vр.г.= V- b в связи с этим в уравнении состояния одного моля газа (pV=RT) вместо V нужно писать V- b,где b - это учетверенный объем молекул рассчитанный по газокинетическому радиусу молекул. Когда давление газа существенно увеличивается, молекулы сближаются на столько, что между ними начинает действовать силы взаимного притяжения, при этом возникает межмолекулярная или когезионное взаимодействие (когезия – сжимание), т. е. сцепление однородных атомов или молекул. Адгезия – сцепление разнородных атомов или молекул. Взаимное притяжение эквивалентно внутреннему давлению, которое подобно внешнему давлению p направлено на уменьшение объема газа, поэтому вместо p в уравнении состояния нужно записывать p+a/V2. Член a/V2 поправка, учитывающая взаимное притяжение молекул, которое действует, как некоторое добавочное давление, сжимающее газ, давление называется внутренним и оно обратно пропорционально квадрату объема газа.

(V- b)( p+a/V2)=RT (1.22)

Если взять для любого количества газа, то это уравнение будет выглядеть так:

(V- bm)( p+am2/V2)=RT (1.23)

; где m – масса газа, R – газовая постоянная

Таким образом, внутреннее давление газа равно a(m2/V2), а собственный объем молекул равен bm.

Свойства ненасыщенных паров и газов имеют некоторые сходства, что позволяет допустить, что газы являются ненасыщенными парами некоторых жидкостей. Путем сжатия и охлаждения ненасыщенных паров, их можно привести к насыщению и к последующему сжижению. В 1860году Менделеев и Эндрюс установили, что для каждого газа существует определенная температура, превышая которую данный газ нельзя перевести в жидкое состояние, даже при очень низких давлениях, такая температура называется критической, а давление газа необходимое для его сжижения при tкрит. Давлением критическим. Объем 1 моля вещества при tкрит и pкрит называют критическим объемом.

Вопросы для самопроверки:

1. Что является объектом молекулярно-кинетической теории

2. Перечислить условия существования идеально газа

3. Перечислить параметры, которыми определяется состояние системы

4. Сформулировать законы изопроцессов

5. Изобразить зависимости параметров и выразить математически закон Бойля-Мариотта

6. Изобразить зависимости параметров и выразить математически закон Гей-Люссака

7. Изобразить зависимости параметров и выразить математически закон Шарля

8. Сформулировать закон Авогадро

9. Изобразить зависимость скорости движения молекул от температуры

10. Сформулировать и написать математические выражения отличия идеальных газов от реальных

Список использованных источников раздела 1

1. Глазов В.М. Основы физической химии. - М.: Высш. шк., 1981. - 456с.

2. Черняев В.Н. Физико-химические процессы в технологии РЭА. - М.: Высш. шк., 1987.-376с.

3. Карапетьянц М.Х. Введение в теорию химических процессов. - М.: Высш. шк., 1981. - 333с.