Термодинамика

Реален газ

Междумолекулни сили

9r

bF

7r

aF

10 910 10r m

При разстояния

1010R mСреден размер на молекулите

Сили на привличане

Сили на отблъскване

Потенциална енергия на взаимодействие

Е1 - начална енергия на М2

R - радиус на молекулно действие

rmin= Deff - ефективен диаметър на молекулите

r0 - център на потенциалната яма

Фазови състояния

• Еp,min >> kT - твърдо тяло, • Еp,min ~ kT - течност.• Еp,min << kT - газ

Уравнение на Ван-дер-Ваалс

Чрез уравнението за състоянието на

1 kmol идеален газ :

RTPV

може да се опишат състояния на реален газ при ниски налягания и високи температури.

Влияние на размера на молекулите

За центровете на всеки две молекули е недостъпен за движение сферичен обем с радиус, равен на ефективния диаметър при дадената температура

04Vb bVV

Влияние на междумолекулните сили

Поради междумолекулните сили на привличане налягането на реалния газ се оказва по-ниско от това на идеалния при еднакви други условия.

ppp 2

V

ap

Уравнение на Ван-дер-Ваалс за състоянието на 1 mol реален газ

RTbVV

ap

2

aV b, pV RT

V

V

aRT

RTpV

При ниски налягания

и уравнението на реален газ преминава в уравнение на идеален газ:

а при високи температури

Теоретични изотерми на реален газ

Уравнението на Ван дер Ваалс е нехомогенно кубично уравнение относно обема.

То може да има или един или три реални и различни корена.

RTbVV

ap

2

•Съществува интервал (P1P2 ), такъв, че всяка изобара P = const пресича изотермата в три точки :

V1, V2 и V3, което означава, че веществото може да се намира в три различни фазови състояния.

• При Т = Ткр изотермата има инфлексна точка, съответстваща на:

критичен обем Vкр , критично налягане Pкр критична температура Ткр

• За всяка температура Т > Ткр и за произволно налягане изотермите на реалния и идеалния газ съвпадат.