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

38 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

79485. Технология бизнес-планирования в социально-культурном проектировании 29.34 KB
  Бизнесплан документ перспективный и составлять его рекомендуется минимум на ряд лет вперед. Основные рекомендации в подготовке бизнесплана это краткость т. бизнесплан должен быть понятен широкому кругу людей а не только специалистам.
79486. Сущность культурной политики: субъекты, направления, механизмы реализации 26.94 KB
  Это совокупность основанных на концептуальном представлении о роли и месте культуры в жизни общества организационно управленческих материально технических финансовых информационных кадровых ресурсов и правового обеспечения. В любой стране государственная культурная политика призвана: обеспечить охрану и учет культурного наследия сохранение и преемственность национальнокультурных традиций защиту национальной культуры и языка в мире расширяющихся международных контактов и усиления межконтинентальных и межрегиональных информационных...
79487. Понятие «игра» и «игровая деятельность». Ведущие признаки игровой деятельности 28.75 KB
  Игра это совокупность каких то норм и правил необходимых реквизитов и аксессуаров которые нужны для организации игровой деятельности. Существуют общие требования к играм выполняемые на определенных этапах их организации и провидения. Добровольная и свободная должна быть игра для играющих.
79488. Основные требования к статусу психолога 26.23 KB
  К статусу психолога представляются такие требования: формирование адекватных ожиданий педколлектива через полное его ознакомление с правами обязанностями основными направлениями и формами работы психолога стратегией психологической службы; диагностическое общение психолога со всеми категориями воспитателей и воспитанников предполагающее эмпатию безоценочное отношение личностное поведение позицию партнерства и опору на положительные личности; сотрудничество и взаимодействие с педагогами в определении общих позиций школьных планов...
79489. Модели деятельности школьного психолога 31.89 KB
  Деятельность психолога организуется по запросу и на основании плана утвержденного администрацией школы. Цели деятельности сопровождение процесса психологического развития учащихся посредвтом создания определенных условий в образовательной среде школы. Задачи: Отслеживание результатов развития учащихся на различных этапах обучения; Создание условий для оказания психологической помощи учащимся; Осуществление психологического анализа внутришкольных образовательных программ технологий с точки зрения их соответствия индивидуальным и...
79490. Психолог - куратор 30.81 KB
  Основной принцип организации работы осуществление комплексного психологопедагогического сопровождения определенной группы учащихся 56 классов. Цели деятельности комплексное психологопедагогическое сопровождение учащихся и ученических коллективов в образовательном процессе. Задачи: Создание условий для реализации психологических возрастных и индивидуальноличностных возможностей учащихся; Оказание комплексной психологопедагогической помощи учащимся испытывающим трудности в обучении и развитии; Повышение психологической...
79491. Взаимодействие психолога с администрацией образовательного учреждения 27.81 KB
  Взаимодействие психолога с администрацией учебного заведения проходит в нескольких направлениях но все они имеют целью оптимизацию учебного процесса создание комфортных условий учебной и трудовой деятельности учащихся. Активное взаимодействие психолога с заместителем по воспитательной работе предполагает психологическое сопровождение тех или иных воспитательных мероприятий работу с детьми группы риска развивающие мероприятия. Взаимодействие с заместителем директора по учебной работе предполагает оказание помощи в составлении наиболее...
79492. Взаимодействие психолога с членами педагогического коллектива 29.39 KB
  Решение проблем эффективного сопровождения школьников осуществляется в процессе таких совместных форм работы как: Психологопедагогический консилиум; Групповые и индивидуальные консультации по итогам консилиума; круглые столы по итогам психологопедагогической работы в определенной параллели; Индивидуальные консультации по единичным запросам. Профессиональное развитие педагогов выработка общего языка и общего смысла работы с детьми осущестляется в рамках такой коллегиальной работы как: Методические семинары с...
79493. Взаимодействие психолога с родителями 32.33 KB
  Работа с родителями строится в направлениях: психологическое просвещение; социальнопсихологическое консультирование по проблемам обучения и личностного развития детей; коррекция детскородительских отношений; специальное обучение родителей тренинг родительской эффективности. Психологопедагогическое консультирование родителей проводимое по запросу родителей или инициативе психолога может выполнять различные функции: Информирование родителей о школьных проблемах ребенка. Психологическая поддержка родителей в случае обнаружения серьезных...