Авиационно инженерство Административно право Административно право Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията „психолог” Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидросистеми и хидравлични машини Културология Медицина Психология икономика дескриптивна геометрия Основи на икономически т Oria професионална безопасност Пожарна тактика процеси и структури на мисълта, Професионална психология Психология Психология на управлението на съвременната фундаментални и приложни изследвания в апаратура социалната психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерна производствена Физика Физични феномени Философски хладилни инсталации и екология Икономика История на икономиката Основи на икономиката Икономика на предприятията Икономическа история Икономическа теория Икономически анализ Развитие на икономиката на ЕС Спешни ситуации ВКонтакте Однокласници Моят свят Facebook LiveJournal Instagram

Ван дер Ваалсово уравнение. Изотерми на реален газ.




Ван дер Ваалс в уравнението на Клапейрон - Менделеев въведе две изменения.

1. Отчитане на правилния обем на молекулите. Наличието на отблъскващи сили, които противодействат на проникването в обема на други молекули, заемани от молекулата, е, че действителният свободен обем, в който молекулите на реалния газ могат да се движат, не е Vm, а Vm - b, където b е обемът, зает от самите молекули.

Обемът b е равен на четирикратния собствен обем на молекулите. Ако например в съда има две молекули, тогава центърът на някой от тях не може да се приближи до центъра на друга молекула на разстояние, по-малко от диаметъра d на молекулата. Това означава, че сферичен обем от радиус d не е наличен за центровете на двете молекули, т.е. обем, равен на осем обема на молекула или четвърти обем на молекула на една молекула.

2. Отчитане на привличането на молекули. Действието на силите на привличане на газа води до появата на допълнителен натиск върху газа, наречен вътрешно налягане. Според изчисленията на Ван дер Ваалс, вътрешното налягане е обратно пропорционално на квадрата на моларния обем, т.е. където а е ван дер Ваалсова константа, характеризираща силите на междумолекулно привличане, Vm е моларният обем.

Въвеждайки тези корекции, получаваме уравнението на Ван дер Ваалс за мола газ (уравнение на състоянието на реалните газове):

За произволно количество вещество v газ (v = m / M), като се има предвид факта, че V = vVm, уравнението на Ван дер Ваалс приема формата

където корекциите a и b са постоянни величини за всеки газ, определен емпирично (уравненията на Ван дер Ваалс са написани за две газови състояния, известни от опита и са решени за a и b).

Изотермите на Ван дер Ваалс са p-Vm криви за дадено Т, определено от уравнението на Ван-дер-Ваалс за мола газ. Тези криви имат доста характерен характер. При високи температури (T> Tk), изотермата на истинския газ се различава от изотермата на идеалния газ само чрез определено изкривяване на неговата форма, оставайки монотонно падаща крива. При определена температура Tk на изотермата има само една инфлексна точка K.

Тази изотерма се нарича критична, съответната температура Tk е критичната температура; точката на инфлексия K се нарича критична точка; в този момент допирателната към нея е успоредна на оста х. Обемът Vk, съответстващ на тази точка, и налягането pk също се наричат ​​критични. Състояние с критични параметри (pk, Vk, Tk) се нарича критично състояние. При ниски температури (T <Tk) изотермите имат вълнообразен участък, първо монотонно слизащ, след това монотонно нагорещящ се и отново монотонен слизащ.


border=0


За да изясним природата на изотермите, преобразуваме уравнението на Ван дер Ваалс във формата

Уравнението за дадено p и T е уравнение от трета степен по отношение на Vm; следователно тя може да има или три истински корена, или един реален и два въображаеми корена, и само реални положителни корени имат физически смисъл. Следователно първият случай съответства на изотермите при ниски температури (три стойности на обема газ V1, V2 и V3 съответстват (пропускаме символа "m" за простота) до една стойност на налягането р1), към втория случай на изотермите при високи температури.

Отчитайки различните части на изотермата при T <Tk (Фиг. 90), виждаме, че в раздели 1–3 и 5-7 при намаляване на обема Vm налягането р се увеличава, което е естествено. В раздел 3-5 компресирането на вещество води до намаляване на налягането; Практиката показва, че такива състояния не се реализират в природата. Наличието на секция 3-5 означава, че при постепенна промяна в обема, веществото не може да остане през цялото време под формата на хомогенна среда; в даден момент трябва да има рязка промяна на състоянието и разлагане на веществото на две фази. Така истинската изотерма ще има появата на счупена линия 7–6–2–1. Част 6–7 съответства на газовото състояние, а част 2–1 съответства на течното състояние. В състоянията, съответстващи на хоризонталната част на изотермата 6-2, се наблюдава равновесие на течните и газообразни фази на веществото. Вещество в газообразно състояние при температура под критичната температура се нарича пара, а парата, която е в равновесие с неговата течност, се нарича наситена.

За да намерим критичните параметри, заместваме техните стойности в уравнението



(символът "m" е пропуснат за простота). Тъй като в критичната точка всичките три корена съвпадат и са равни на Vк, уравнението се редуцира до

или

Тъй като уравненията са идентични като уравнения, тогава коефициентите за неизвестни съответни степени трябва да са равни в тях. Затова можете да пишете

Решавайки получените уравнения, откриваме

Ако начертаем линия през екстремните точки на хоризонталните участъци на семейството изотерми, тогава ще се получи крива с форма на камбанка (фиг. 91), обвързваща областта на двуфазните състояния на материята. Тази крива и критичната изотерма разделят p и Vm диаграмата под изотермата на три области: под камбанообразната крива има област на двуфазови състояния (течна и наситена пара), отляво от нея има област от течно състояние, а отдясно - област от пара. Парите се различават от останалите газообразни състояния в това, че при изотермична компресия той претърпява процес на втечняване. Газ при температура над критичната температура не може да се преобразува в течност при какъвто и да е натиск.

Сравнявайки изотерма на ван дер Ваалс с изотермата на Андрюс (горната крива на фиг. 92), виждаме, че последният има линеен сегмент 2-6, съответстващ на двуфазни състояния на материята. Въпреки това, при определени условия, състоянията, представени от частите на ван дер Ваалсовата изотерма 5-6 и 2-3, могат да бъдат реализирани. Тези нестабилни състояния се наричат ​​метастабилни. Раздел 2–3 изобразява прегрята течност, 5-6 - пренаситена пара. Двете фази са стабилно стабилни.

При достатъчно ниски температури изотермата пресича ос Vm, преминавайки в областта на отрицателните налягания (долната крива на фиг. 92). Веществото под отрицателно налягане е в състояние на напрежение. При някои условия се реализират и такива състояния. Раздел 8-9 на долната изотерма съответства на прегрята течност, секция 9-10 до разтегната течност.





; Дата на добавяне: 2018-01-08 ; ; Видян: 1210 ; Публикуваните материали нарушават ли авторските права? | | Защита на личните данни | РАБОТА НА ПОРЪЧКА


Не намерихте това, което търсите? Използвайте търсенето:

Най-добрите думи: ще се завлечете от момичето, опашките ще растат, ще се занимавате с проучване, роговете ще растат 8686 - | 6842 - или прочетете всички ...

2019 @ ailback.ru

Генериране на страницата над: 0.002 сек.