21)Свойства разряженных газов. Вакуум. Эффект Кнудсена

Если из сосуда откачивать газ, то по мере понижения давления число столкновений молекул друг с другом уменьшается, что приводит к увеличению их длины свободного пробега. При достаточно большом разрежении столкновения между молекулами относительно редки, поэтому основную роль играют столкновения молекул со стенками сосуда. Вакуумом называется состояние газа, при котором средняя длина свободного пробега <l> сравнима или больше характерного линейного размера d сосуда, в котором газ находится. Газ в состоянии высокого вакуума называется ультраразреженным. В зависимости от соотношения <l> и d различают низкий (<l> << d), средний (<l> £ d), высокий (<l> > d) и сверхвысокий (<l> >> d) вакуум. Для получения различных степеней разрежения применяются вакуумные насосы.

Способы получения:

Форвакуумные насосы- для получения низкого вакуума ( форвакуум до 0,1 Па),состоит из круглой камеры и 2-х отверстий.

Диффузионные насосы- для получения высокого вакуума до мм РТ.ст.

Для растяжения вакуума мм рт. ст. используют «ловушки».

22.При рассмотрении реальных газов — газов, свойства которых зависят от взаимодействия молекул, надо учитывать силы межмолекулярного взаимодействия. Они проявляются на расстояниях ^ 10~9 м и быстро убывают с увеличением расстояния между молекулами. Такие силы называются короткодействующими. Силы отталкивания считаются положительными, а силы взаимного притяжения — отрицательными. При г<г0 преобладают силы отталкивания (F > 0),приг>г0 — силы притяжения (F < 0). На расстояниях г > 10~9 м межмолекулярные силы взаимодействия практически отсутствуют(F-+0).Элементарная работа А силы Fn pn увеличении расстояния между молекулами на d r совершается за счет уменьшения взаимной потенциальной энергии молекул, т. е. A=Fdr=-dП

23.Уравнение Ван-дер Ваальса.-

Для   молей газа Ван-дер-Ваальса уравнение состояния выглядит так:

Для одного моля газа Ван-дер-Ваальса оно имеет вид:

24

изотермы Ван-дер-Ваальса — кривые зависимости рот Vm при заданных Т, определяемые уравнением Ван-дер-Ваальса для 1 моль газа. Эти кривые (рассматриваются для четырех различных температур; имеют довольно своеобразный характер. При некоторой температуре Тк на изотерме имеется лишь одна точка перегиба К. Эта изотерма называется критической, соответствующая ей температура Тк — критической температурой; точка перегиба К называется критической точкой; в этой точке касательная к ней параллельна оси абсцисс. Соответствующие этой точке объем VK и давление р к называются также критическими Состояние с критическими параметрами (р к, VK, TK) называется критическим состоянием. При низких температурах ( Т < Тк) изотермы имеют волнообразный участок, сначала монотонно опускаясь вниз, затем монотонно поднимаясь вверх и снова монотонно опускаясь. K- точка критического равновесия

25.

Внутренняя энергия реального газа складывается из кинетической энергии теплового движения его молекул (оп-

ределяет внутреннюю энергию идеаль-

ного газа, равную CVT; )и по-

тенциальной энергии межмолекуляр-

ного взаимодействия. Потенциальная

энергия реального газа обусловлена

только силами притяжения между мо-

лекулами. Наличие сил притяжения

приводит к возникновению внутренне-

го давления на газ

p’=

Если газ расширяется без теплооб-

мена с окружающей средой (адиабат-

ный процесс, т. е. 8Q = 0) и не соверша-

ет внешней работы (расширение газа в

вакуум, т.е. ЬА — 0), то на основании

первого начала термодинамики

получим, что U1=U2

Следовательно, при адиабатном рас-

ширении без совершения внешней ра-

боты внутренняя энергия газа не изме-

няется. Эффе́ктом Джо́уля — То́мсона называется изменение температуры газа при адиабатическом дросселировании — медленном протекании газа под действием постоянного перепада давлений сквозь дроссель (пористую перегородку). Данный эффект является одним из методов получения низких температур.

Изменение энергии газа в ходе этого процесса будет равно работе:  . Следовательно, из определения энтальпии ( ) следует, что процесс изоэнтальпиен