Тасымалдау құбылысы. Нақты газдар

1.

Қарағанды мемлекеттік техникалық университеті
Физика кафедрасы
ФИЗИКА 1
ТАСЫМАЛДАУ ҚҰБЫЛЫСЫ.
НАҚТЫ ГАЗДАР

2.

Дәріс жоспары
Эффективтік диаметр
Тасымалдау құбылысы
Молекуллрдың өзара әсерлесуі
Ван-дер-Ваальс теңдеуі
Ван-дер-Ваальс изотермасы
Фазалық ауысу
Күй диаграммасы

3.

МОЛЕКУЛАНЫҢ
ЭФФЕКТИВТІК ДИАМЕТРІ
Молекуланың
эффективтік диаметрі –
молекулалардың жақындай
алатын минимал
қашықтығы
d
d
- Эффективтік
диаметр

4. Молекулалардың өзара әсерлесу энергиясы

5.

d
2
- молекуланың эффективті қимасы
Z
Z
z
- орташа еркін жол ұзындығы

6.

d
z nV ;
V d
2
z n d
2
z 2 d n
2

7.

Z
Z
2 d n
2
1
2
2 d n
1
2 d n
2

8. Орташа еркін жол ұзындығы

1
2
2 d n
T const
1
~
n
1
n2 p2
2
n1 p1
1
~
P

9.

Тасымалдау құбылысы
Диффузия
dni
dN i D
S ,
dz
d i
dM i D
S ,
dz
Фик заңы

10.

nm
1
D
3
M кг / с
-диффузия коэффициенті
d
dx
1 2
D 1м / с
2
x

11.

Тұтқырлық
d
F
S
dx
d
K
S
dx
1
3

12.

Жылу өткізгіштік
T1 T2
dT
dT
q
dS
dx
q - Дж/c
1
cv
3
Вт/м К

13.

D
cv D cv

14.

Нақты газдар
Дәлдіктің жеткілікті дәрежесіндегі сиретілген нақты
газдар идеал газдар заңына бағынады. Бұл дегеніміз молекулалардың арасындағы өзара әсерлесу күштері
олардық ара қашықтығына байланыты
Тәжірибелер
көрсеткендей, 1нм аса
қашықтықтағы
молекулааралық
әсерлесуді ескермеуге
болады

15.

Нақты газдар
Идеал газ моделіндегі
молекулалар – арасында
әсерлесу күштері болмайтын
материалдық нүктелер.
Дегенмен 100атм қысымда
молекулалардың өзіндік көлемі
барлық қысымның 50%құрайды,
және олардың арасындағы
әсерлесу күші бірден өседі
Молекулалардың
өзіндік көлемі

16.

Қысым ұлғайғанда сығылғын газ көлемі
молекулалардың өздері алатын көлемге теңеседі

17.

Идеал газ күйінің теңдеуі төмен қысымда және жоғары
температурадағы газдар әрекетін сипаттауға пайдалы.
Идеал газадың берілген күйден ауытқуы сығылу
коэффициентімен Z сипатталады
pV
Z
RT
Егер Z = 1 болса, идеал газ қасиетіне жақын болады
Сығылу коэффициенті Z 1-ден өзгеше болса,солғұрлым идеал
газадан ауытқуы күштірек болады

18.

Кейбір газдар үшін Z=PV/νRT P қысымға тәуелділік
графигі (200K)
Нақты газ

19.

Нақты газдар
Молекулалар арасында тартылыс және тебіліс күштері
болады
Тебілу
Тартылу

20.

10 21 Дж
U
Ar-Ar
3
Не-Не
2
1
0
1
2
3
4
-1
5
r
10 10 м
-2
Температура:
He үшін ~ 4 K
Ar үшін~ 87 K

21.

Молекулалардың потенциялдық және кинетикалық
энергиялары арасындағы арақатынас агрегаттық
күйлерге бөлу үшін сындық болып табылады

22.

Нақты газ күйінің теңдеуі –Ван-дер-Ваальс теңдеуі
Нақты газдарда келесі ескерілу керек:
Бөлшектерде өз көлемі болады
Молекулалар арасында тартылыс және тебіліс
күштері бар
pV RT
Идеал газ күйінің теңдеуі
молекулалардың өз көлемі мен олардың әсерлесуі
ескерілетіндей түрлендірілуі қажет

23.

ВАН-ДЕР-ВААЛЬС ТЕҢДЕУІ
Газдың 1 молі үшін
a
p 2 V b RT
V
Молекулалардың өзара
әсерлесуін ескеру
Молекуланың өз
көлеміне түзетілім
a
p 2 V b RT
V
2
Газдың туынды массасы үшін

24.

Bтұрақтысы молекула өлшеміне байланысты: үлкен
молекула үшін оның мәні де үлкен
a
молекулалар арасындағы тартылыс күшінің
шамасы

25.

ВАН-ДЕР-ВААЛЬС
ИЗОТЕРМАЛАРЫ
Сындық нүкте
Ван-дер-Ваальса теңдеуі –
3-дәрежеде V қатысты,
сондықтан 3 заттық
түбірі болуы мүмкін
db жеріндегі ұлғаю қысым
ұлғаюымен жүреді, оның
физикалық мағынасы жоқ,
сол себепті бірден ea
секірісі болады

26.

ВАН-ДЕР-ВААЛЬС
ИЗОТЕРМАЛАРЫ
Жоғары
температуралар
да идеал газ
изотермаларына
н ауытқу
кішірек
көрсетілген

27.

Нақты газдың ішкі энергиясы
Нақты газдың ішкі энергиясы молекулалардың
кинетикалық ,сондай –ақ потенциалдық
энергияларынан құралады
Газдың 1молі үшін:
a
U CV T
V
Молекулалардың
кинетикалық
энергиясының қосындысы
Молекулалардың
потенциалдық
энергиясының қосындысы

28.

Фазалық ауысулар
Фаза – химиялық құрамы бірдей және 1
термодинамикалық күйдегі
жүйенің барлық бөліктерінің байланысы
1 реттік фазалық ауысу мысалдары:
•балқу – қату
•булану – конденсация
•Сублимация
2 реттік фазалық ауысу мысалдары:
•ферромагнетиктің парамагнетикке ауысуы және
керісінше. Металдың жоғары өтімді күйге ауысуы
•Сұйық гелийдің аққыштығы жоғары күйге айналуы

29.

Біртекті қоспа үшін фаза ұғымы
агрегаттық күймен сәйкес келеді
Қатты
күй
сұйықтық
температура
Молекулярлық қозғалыс
Молекулалардың өзара
әсерлесуі
газ

30.

Күй диаграммасы
Егер жүйе біртекті болса, онда фаза ұғымы
агрегаттық күймен сәйкес келеді
Күй диаграммасы –
фазалық ауысудың
температурасы мен қысымы
арасындағы тәуелділік
диаграмманы 3ке бөлетін
қатты ,сұйық,газ шарттарына
сай булану,балқу,сублимация
қисықтары түріндегі графикте
бейнеленген
С

31.

Күй диаграммасы
Су үшін

32.

Күй диаграммасы
Көмірқышқыл газы үшін
Т

33.

Сындық нүкте
Үштік нүкте
Сындық нүкте: сындықтан жоғары температурада
ешқандай қысым ұлғаюымен газды сұйыққа айналдыруға
болмайды
Үштік нүкте: заттың 3фазасының бірдей болуының
шарты

34.

Ван-дер-Ваальс теңдеуіне бағынатын газ үшін
күйлердің сындық шамаларының мәндері
1 a
p
k
2
27 b
Vk 3b
8 a
Tk
27 bR

35.

Назар
аударғандарыңызға
рахмет!