Реальные газы. Уравнение Ван – дер – Ваальса

Уравнение Менделеева – Клапейрона для 1 моля идеального газа имеет вид: PV=RT. Молекулы реального газа имеют размеры ~10^-10м и поэтому следует учитывать их собственный объем, т.е. в уравнение Менделеева – Клапейрона вводится поправка «в» на объем, занимаемый самими молекулами (V₀– в).

Действие сил взаимодействия между молекулами реального газа приводит к дополнительному внутреннему давлению P_i=a/V₀², гдеV₀– объем 1 моля газа, т.е.

(Р + P_i) = (Р + a/V₀²)

Поправка «а» и «в» постоянны для данного газа. С учетом этого для 1 моля реального газа уравнение состояния – уравнение Ван – дер – Ваальса примет вид

(Р + a/V₀²) (V₀- в) =RT(6.54)

Это уравнение из-за сделанных упрощений также приближенно описывает состояние реального газа.

На рис. 6.10 проведены изотермы Ван – дер – Ваальса для различных температур. Если сравнивать их с изотермой идеального газа (рис.6.7), то заметим, что только при

Рис.6.10

высоких температурах они схожи. При низких температурах изотермы отличаются горбами, при этом одному Р соответствует три объема. Среди изотерм Ван-дер-Ваальса есть такая, которая разграничивает изотермы с “горбами” от изотерм без “горбов”. Она отделяет области двухфазного состояния вещества (газообразного и жидкого) и однофазного (газообразного). Эта изотерма называется критической и соответствующие ей параметры Р,Vи Т также называются критическими. Понятие критической температуры Тк было введено Менделеевым. Менделеев рассматривал ее как температуру, при которой исчезают силы взаимодействия между молекулами и жидкость превращается в пар независимо от давления и занимаемого объема (на изотерме ей соответствуеткритическая точка).