17. Отличия реальных газов от модели идеального газа. Изотермы реальных газов. Область фазового перехода. Критическая температура.

Основное отличие реальных газов от идеального состоит в том, что реальный газ может быть превращен в жидкость.

Реальный газ — газ, который не описывается уравнением состояния идеального газа Клапейрона — Менделеева.

Зависимости между его параметрами показывают, что молекулы в реальном газе взаимодействуют между собой и занимают определенный объём. Состояние реального газа часто на практике описывается обобщённым уравнением Менделеева — Клапейрона:

где p — давление; V - объем T — температура; Zr = Zr (p,T) — коэффициент сжимаемости газа; m - масса; М — молярная масса; R — газовая постоянная.

Изотермы реального газа (схематично)

Синие — изотермы при температуре ниже критической. Зелёные участки на них — метастабильные состояния.

Участок левее точки F — нормальная жидкость.

Точка F — точка кипения.

Прямая FG — равновесие жидкой и газообразной фазы.

Участок FA — перегретая жидкость.

Участок F′A — растянутая жидкость (p<0).

Участок AC — аналитическое продолжение изотермы, физически невозможен.

Участок CG — переохлаждённый пар.

Точка G — точка росы.

Участок правее точки G — нормальный газ.

Площади фигуры FAB и GCB равны.

Красная — критическая изотерма.

K — критическая точка.

Голубые — сверхкритические изотермы

Критическая температура фазового перехода — такая температура, при которой плотность и давление насыщенного пара становится максимальными, а плотность жидкости, находящейся в динамическом равновесии с паром, становится минимальной.

18. Учет размеров и взаимодействия молекул реального газа, константы и . Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы Ван-дер-Ваальса.

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

где

• — давление,

• — молярный объём,

— абсолютная температура,

• — универсальная газовая постоянная.

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

где

V — объём,

19. Расчет критических параметров из уравнения Ван-дер-Ваальса. Физический смысл критической температуры

Температура - физическая величина, характеризующая среднюю кинетическую энергию частиц макроскопической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия. В равновесном состоянии температура имеет одинаковое значение для всех макроскопических частей системы.

20. Область фазового перехода на изотермах реальных газов. Фазовая диаграмма «жидкость–пар», непрерывность жидкого и газообразного состояний. Метастабильные состояния на изотерме Ван-дер-Ваальса.