32722

Реальные газы. Силы и потенциальная энергия межмолекулярного взаимодействия. Уравнение Ван-дер-Ваальса

Доклад

Физика

Реальные газы Как известно уравнение состояния устанавливает функциональную связь между давлением Р объемом V температурой T и числом молей газа в состоянии равновесия. Самым простым и известным уравнением состояния является уравнение состояния идеального газа: 7.1 Реальные газы описываются уравнением состояния идеального газа только приближенно и отклонения от идеального поведения становятся заметными при высоких давлениях и низких температурах особенно когда газ близок к конденсации. Предпринималось много попыток для...

Русский

2013-09-05

44.5 KB

32 чел.

54.Реальные газы. Силы и потенциальная энергия межмолекулярного взаимодействия. Уравнение Ван-дер-Ваальса.

Реальные газы

Как известно, уравнение состояния устанавливает функциональную связь между давлением Р, объемом V, температурой T и числом молей газа в состоянии равновесия. Эта связь может выражаться не только в форме уравнения, но также графически или в виде таблиц, которые часто используются, особенно для практических целей. Самым простым и известным уравнением состояния является уравнение состояния идеального газа:

 

 

7.1.1

       Реальные газы описываются уравнением состояния идеального газа только приближенно, и отклонения от идеального поведения становятся заметными при высоких давлениях и низких температурах, особенно когда газ близок к конденсации. Так, для газов с низкой температурой сжижения (He, H2, Ne и даже N2, O2, Ar, CO, CH4) при давлениях до 50 атм. отклонения не превышают 5 %, а при давлениях до 10 атм. – 2 %. Легко конденсирующиеся газы (CO2, SO2, Cl2, CH3Cl) уже при 1 атм. обнаруживают отклонения до 3 %.

       Предпринималось много попыток для учета отклонений свойств реальных газов от свойств идеального газа путем введения различных поправок в уравнение состояния идеального газа.

       Первая поправка в уравнении состояния идеального газа рассматривает собственный объем, занимаемый молекулами реального газа. В уравнении Дюпре (1864)

 

,

 

 

постоянная b учитывает собственный мольный объем молекул, – число молей газа.

       При понижении температуры межмолекулярное взаимодействие в реальных газах приводит к конденсации (образование жидкости). Межмолекулярное притяжение эквивалентно существованию в газе некоторого внутреннего давления Р' (иногда его называют статическим давлением). Изначально величина Р' была учтена в общей форме в уравнении Гирна (1865):

 

.

 

 

Наибольшее распространение вследствие простоты и физической наглядности получило уравнение голландский физика Ван-дер-Ваальса. В 1873 г. он дал функциональную интерпретацию внутреннего давления. Согласно модели Ван-дер-Ваальса, силы притяжения между молекулами (силы Ван–дер–Ваальса) обратно пропорциональны шестой степени расстояния между ними, или второй степени объема, занимаемого газом. Считается также, что силы притяжения суммируются с внешним давлением. С учетом этих соображений уравнение состояния идеального газа преобразуется в уравнение Ван-дер-Ваальса:

 

Уравнение состояния газа Ван-дер-Ваальса — уравнение, связывающее основные термодинамические величины в модели газа Ван-дер-Ваальса.

Хотя модель идеального газа хорошо описывает поведение реальных газов при низких давлениях и высоких температурах, в других условиях её соответствие с опытом гораздо хуже. В частности, это проявляется в том, что реальные газы могут быть переведены в жидкое и даже в твёрдое состояние, а идеальные — не могут.

Для более точного описания поведения реальных газов при низких температурах была создана модель газа Ван-дер-Ваальса, вводящая поправку на конечный диаметр молекулы и на притяжение молекул на больших расстояниях, тогда как в идеальных газах частицы считаются точечными и никак не взаимодействуют на расстоянии.

Термическое уравнение состояния

Термическим уравнением состояния (или, часто, просто уравнением состояния) называется связь между давлением, объёмом и температурой.

Для одного моля газа Ван-дер-Ваальса оно имеет вид:

где

p — давление,

V — объём,

T — абсолютная температура,

R — универсальная газовая постоянная.

Видно, что это уравнение фактически является уравнением состояния идеального газа с двумя поправками. Поправка a учитывает притяжение молекул, поправка b — объём занимаемый молекулами.

Для ν молей газа Ван-дер-Ваальса уравнение состояния выглядит так:

Внутренняя энергия (калорическое уравнение состояния)

Внутренняя энергия одного моля газа Ван-дер-Ваальса может быть вычислена так:

где CV — молярная теплоёмкость при постоянном объёме, которая предполагается не зависит от температуры.

Таким образом, внутренняя энергия газа Ван-дер-Ваальса есть функция и температуры, и объёма, вследствие чего с ростом последнего (а значит, и расстояния между молекулами), при T = const, внутренняя энергия газа растет.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

79496. Психологическое просвещение как вид деятельности психолога образования 31.27 KB
  Основной смысл психологического просвещения заключается в том чтобы: 1 знакомить воспитателей учителей и родителей с основными закономерностями и условиями благоприятного психического развития ребенка; 2 популяризировать и разъяснять результаты новейших психологических исследований; 3 формировать потребность в психологических знаниях желание использовать их в работе с ребенком или в интересах развития собственной личности; 4 знакомить учащихся с основами самопознания самовоспитания; 5 достичь понимания необходимости практической...
79497. Психопрофилактическое направление в деятельности педагога-психолога 31.23 KB
  Психопрофилактика специальный вид деятельности психолога направленный на сохранение укрепление и развитие психологического здоровья детей. Психопрофилактика предполагает: Ответственность за соблюдение в образовательных учреждениях психологических условий необходимых для полноценного психического развития и формирования личности на каждом возрастном этапе: Своевременное выявление таких особенностей ребенка которые могут привести к определенным сложностям отклонениям в интеллектуальном и эмоциональном развитии в поведении и отношениях;...
79498. Основная задача психопрофилактики. Понятие психологического здоровья 25.46 KB
  Психологическое здоровье оптимальное функционирование всех психических структур необходимых для текущей жизнедеятельности. Психологическое здоровье это не только душевное но еще и личностное здоровье. Это состояние когда душевное здоровье сочетается с личностным.
79499. Содержание психопрофилактической работы в образовательном учреждении 33.61 KB
  Психолог анализирует все что окружает детей и во что те включены игру учебный процесс воспитательные мероприятия взаимоотношения со взрослыми и сверстниками походы в театр и на природу предметные кружки и спортивные секции и т. Психолог выявляет такие психологические особенности ребенка которые могут в дальнейшем обусловить возникновение определенных сложностей или отклонений в его интеллектуальном или личностном развитии.Психолог следит за соблюдением в детском саду школе и других психологических условий обучения и воспитания...
79500. Понятие школьной дезадаптации, ее поведенческие и личностные показатели 33.29 KB
  В самом общем смысле под школьной дезадаптацией подразумевается совокупность признаков свидетельствующих о несоответствии социопсихологического и психофизиологического статуса ребёнка требованиям ситуации школьного обучения овладение которой по ряду причин становится затруднительным. Компонентами школьной дезадаптации могут выступать следующие. Поведенческий компонент показателями которого выступают повторяющиеся трудно корригируемые нарушения поведения: патохарактерологические реакции антидисциплинарное поведение пренебрежение правилами...
79501. Программа сопровождения процесса адаптации 28.44 KB
  В предлагаемой программе решаются следующие задачи: снижение эмоционального напряжения; развитие внутренней активности детей; формирование адекватной самооценки детей; развитие познавательных процессов; развитие коммуникативных навыков.
79502. Диагностика дезадаптации 32.65 KB
  Столина проективных методик: рисунок семьи рисунок несуществующего животного рисунок школы; метод Социометрия беседы с детьми родителями учителями; изучение медицинских карт детей. Векслера выявление уровня тревожности и агрессивности с помощью методики Рисунок несуществующего животного выявление взаимосвязи мотивации и дезадаптации с помощью методики Рисунок школы исследование межличностных отношений методом социометрического опроса определение эмоционального климата в семье и зависимости между типом воспитания и...
79503. Психолого-педагогический консилиум 32.14 KB
  Психологопедагогический консилиум представляет собой одну из наиболее важных форм сопровождения решающих задачу взаимодействия ребенка и школьной системы в каждом конкретном случае. В процессе обсуждения индивидуальной стратегии сопровождения ребенка на консилиуме должна быть найдена оптимальная ситуации такого взаимодействия. Деятельность консилиума по отношению к конкретному ребенку состоит в ответе на несколько последовательных вопросов: Каков психологический педагогический и медицинский статус школьника на момент обследования Какими...
79504. Основная задача психологического консультирования в школе 31.59 KB
  Психологическое консультирование это вид краткосрочной психологической помощи от одной до десяти встреч ориентированный на разрешение конкретной проблемы и восстановление эмоционального равновесия. Психологическое консультирование как вид психологической помощи адресовано психически нормальным людям для достижения ими целей личностного развития. Психологическое консультирование решает следующие базовые задачи : Уточнение прояснение проблемы с которой столкнулся клиент. Консультирование школьников.