4. Уравнение состояния реального газа.

Уравнение состояния реальных (неидеальных) газов называется уравнением Ван-дер Ваальса. Реальные газы редко подчиняются закону для идеального газа. Максимальные отклонения от идеального поведения наблюдаются при высоких давлениях и при низких температурах. При этих условиях объем системы становится относительно малым и собственный объем молекул уже составляет заметную часть общего объема. Кроме того, молекулы находятся на близких расстояниях друг от друга, что приводит к возникновению межмолекулярных взаимодействий. Ван-дер-Ваальс предложил включить в уравнение состояния реального газа два дополнительных члена: константу a, чтобы скомпенсировать уменьшение давления из-за межмолекулярного притяжения, и константу b, представляющую собой эффективный объем молекул газа:

, где

p - давление газа,  V - объем, занимаемый данным количеством молей газа,  n - количество молей,  R - универсальная газовая постоянная,  T - абсолютная температура,  a, b - константы Ван-дер-Ваальса, подбираемые для разных газов эмпирически по величинам отклонений от идеального поведения. Они бывают рассчитаны на 1 моль газа, их численные значения можно найти в специальных таблицах.

5. Основные термодинамические законы. Термодинамика – наука о тепловых явлениях, в которой не учитывается молекулярное строение тел. Для описания состояния тела в термодинамике используют следующие функции: температура, давление, объём, энтропия, а также термодинамические потенциалы.. 1. Закон сохранения и превращения энергии (первое начало термодинамики) Во-первых, утверждает существование (потенциальной, кинетической, механической, тепловой, электромагнитной и т.д.) и присущую им способность при определенных условиях превращаться друг в друга; во-вторых, указывает, что в любых процессах, происходящих в замкнутых системах численное значение энергии остается постоянным во времени. Количественная формулировка первого начала термодинамики: количество теплоты (Q), сообщенное телу, идет на увеличение его внутренней энергии DU и на совершение телом работы А (Q =DU+А). Потенциальная и кинетическая энергия переходят друг в друга при движении тел в поле силы тяжести, в колебательном движении тел. Первый закон термодинамики отрицает возможность вечного двигателя первого рода. Вечный двигатель первого рода предполагает работу без извлечения энергии из окружающей среды. Нельзя построить периодически действующую машину, которая бы совершала работу больше подводимой к ней извне энергии. 2. Закон рассеяния энергии. Всякая система стремится перейти к состоянию термодинамического равновесия, в котором тела обладают одинаковыми температурами и давлением. Все термодинамические процессы, приближающиеся к тепловому равновесию, необратимы. Это приводит нас ко второму началу термодинамики: тепло не может само собой переходить от холодных тел к более нагретым; или тепловая энергия равномерно распределяется между всеми телами, и всякие тепловые процессы в любой системе полностью прекращаются. Этот закон характеризует рост энтропии во времени. Из-за наличия сил трения часть энергии всегда уходит в тепло (или внутреннюю энергию) и перевести эту энергию обратно в более удобные для практического использования формы оказывается очень трудно. Второе начало термодинамики указывает на существование двух различных форм энергии и работы. Неупорядоченную форму энергии невозможно полностью перевести в упорядоченную форму энергии. Мерой неупорядоченности в термодинамике является энтропия. Энтропия (мера рассеяния энергии) – это функция состояния системы, характеризующая направление протекания самопроизвольных процессов в замкнутой системе.