Реальные газы

1. Реальные газы

• При высоких давлениях моделью
идеального газа пользоваться нельзя
• Необходимо учитывать силы
межмолекулярного притяжения
• Между молекулами вещества одновременно
действуют силы притяжения и отталкивания

2. Силы притяжения

• Ориентационные
• Возникают между полярными молекулами
Fпр
1
r
7

3.

• Индукционные
• Возникают между полярными и неполярными
• молекулами
Fпр
1
r
7

4.

• Дисперсионные
• Возникают между неполярными молекулами
Fпр
1
r
7

5.

• Силы отталкивания
Fотт
1
r
13

6.

Fпр
Fот
r
r
7
13

7.

• При r=r0 силы отталкивания равны силам
притяжения
• При r>r0 силы действуют силы притяжения
• При r<r0 силы действуют силы отталкивания
F Fприт Fотталкив
α
r
7
β
13
r

8.

• Потенциальная энергия взаимодействия
молекул
U (r ) Fрез dr
α
r
6
• Потенциал Леннарда-Джонса
β
12
r

9.

U0
kT
U0
kT
U0
kT
газ
Твердое тело
жидкость

10. Учет объема молекул

• В реальных газах молекулы имеют
конечный объем
• r- радиус молекулы
3
3
3
3
V V 2r V d
• Доступный для движения объем

11.

• Если молекул 2
V 3V d
3
N 4 3
πd
2 3

12.

3 N 4
• Для N молекул 3
3
V V d πd
3V
2 3
d
2
16
3
3
V V Nπd V Nπr V 4 NVмол
3
3
• Поправка на объем молекул
b 4 NVмол

13. Уравнение Ван дер Ваальса

• Для 1 моля реального газа
a
P 2 Vm b RT
Vm
a
Повышение давления за счет сил
межмолекулярного притяжения

14. Изотермы Ван-дер Ваальса

8a
Tкр
27 Rb
Pкр
a
27b
2
Vкр 3b

15.

• При повышении температуры максимумы и
минимумы сглаживаются
• При некоторой температуре превращаются
в точку перегиба
• КРИТИЧЕСКАЯ температура

16. Изотермы реального газа

• На участке DB давление растет при увеличении
объема
• В природе такого не бывает
• Реальный участок АС

17.

• Справа от А - газ
• Слева от С - жидкость
• АС – двухфазное состояние
• Газ при температуре ниже критической - ПАР
• Пар, в равновесии с жидкостью
• – насыщенный пар

18.

• Проведем через крайние точки
горизонтальных участков колоколобразную
кривую