11. Нақты газдар. Ван-дер-Ваальс теңдеуі. Ван-дер-Ваальс күштері.

Нақты газдың қысымы идеал газдың P қысымынан шамаға кіші болады. қысым газдың ішіне қарай бағытталған, сонд. оны газдың ішкі қысымы д.а. Олай болса Менделеев-Клайперон теңдеуінің орнына қосындысын қоюымыз керек.

қосымша қысымның пайда болуының себепшісі-молекулалардың өзара бір-біріне тартылысы. Сонд. қосымша қысым ~

Молекулалардың сандық тығыздығы V мольдік көлемге кері пропорционал, демек

~

Сөйтіп, ~ демек мұндағы пропорционалдық коэф. Сонымен, -нің бойынша анықталған мәнін ға қойсақ, нақты газ күйінің теңдеуін мына түрде жазуға болады:

Осы теңдеу Ван-дер-Вальс теңдеуі деп аталады.

Молекулалар арасындағы тартылыс күштерін ескеру. М оле-кулалар арасындағы тартылыс күштері газдың ыдыстың қабырғала-рына түсірген қысымына ықпалын тигізеді. Ыдыс қабырғасына жақын орналасқан және соған қарай бара жатқан кез келген молекуласына көршілес молекулалар жағынан қорытқы күш әсер етеді. Бұл күш газдың ішіне қарай бағытталады. Осының нәтижесінде молекуласы ыдыстың қабырғасына әлсіреген күшпен соқтығысады. Сол себептен бірдей жағдайларда нақты газдың қысымы идеал газдың p қысымынан шамаға кіші болады. қысым газдың ішіне қарай бағытталған, сондықтан оны газдың ішкі қысымы деп те атауға болады Олай болса (5.16)-дағы идеал газдың қысымы орнына қосындысын қоюы-мыз керек: немесе . (5.20)

Тартылыс күштері молекулалар-ды жақындатуға тырысады. Сыртқы күштер де тура осылай әсер етеді.

қосымша қысымның пайда болуының себепшісі – молекулалар-дың өзара бір-біріне тартылысы. Сондықтан ыдыстың бетіне газ тарапынан түсірілген қысым, осы қабаттың бірлік бетіндегі барлық молекулаларға әсер ететін күшке тең болады.Бұл әрекет етуші күштердің нәти-желік мәні газдың ішіне қарай бағыт-талған. Сол себептен бұл күш моле-кулалардың n сандық тығыздығына пропорционал. Екінші жағынан, осы беттік қабаттағы тартылыс күші әсер ететін молекулалар саны да тығыздыққа пропорционал. Сондықтан қосымша қысым . (5.21)

Молекулалардың сандық тығыздығы мольдік көлемге кері про-порционал, демек .Сөйтіп , демек , (5.22) мұндағы а – пропорциналдық коэффициент, сандық мәні молекула-лардың арасындағы тартылыс күшіне тәуелді.

Сонымен, -нің (5.22) бойынша анықталған мәнін (5.20)-шы формулаға қойсақ, нақты газ күйінің теңдеуін мына түрде жазуға болады: . (5.23) Бұл өрнек нақты газдың қысымын, көлемін және температурасын байланыстырады және бір молі үшін анықталған, сондықтан нақты газ күйінің теңдеуі деп аталады. Бұл теңдеуді Ван-дер-Ваальс теңдеуі деп те атайды, ондағы және тұрақты коэффициенттер Ван-дер-Ваальс тұрақтылары делінеді. Ван-дер-Ваальс теңдеуінде тартылыс күштері ( – түзетуші мүше) және тебу күштері ( – түзеткіш) ескерілген. Осы теңдеуде молекула-кинетикалық көзқарастарына сүйеніп, нақты газдың негізгі қасиеттері ескеріліп, алғашқы рет тұжырымдалған.

тұрақтысының өлшем бірлігі көлеммен сәйкес, яғни м³/моль, ал -ның өлшем бірлігі қысымның бірлігіне сәйкес болады, сондықтан СИ жүйесінде Па·м⁶·м^-2, демек . Әр түрлі газдар үшін және тұрақтыларының мәндері әр түрлі болады.

(5.23)-ші теңдеу бір моль газға қатысты жазылған. Кез келген газдың массасы үшін ол былай жазылады: , (5.24)мұндағы m – газдың массасы, М – мольдік масса, V – газдың көлемі.