Главная Обратная связь

Дисциплины:






Відхилення властивостей газів від властивостей ідеальних газів



Раніше ми вивчили ряд законів, що описують властивості ідеального газу. А саме, рівняння стану ідеального газу і основне рівняння кінетичної теорії ідеального газу , а також їхні наслідки: закон Бойля-Маріотта рV=cons; закон Гей-Люссака ; закон Шарля ; закон Дальтона pсм = p1 + p2 + p3 +…; закон Авогадро.

Досліди показують, що закони ідеального газу є наближеними. Вони добре описують властивості реальних газів лише при малій їх густині, тобто при порівняно малих тисках і досить високих температурах (оскільки ). Відхилення мають, по-перше, кількісний характер. Так рівняння Клапейрона для реальних газів виконується лише наближено. По-друге, виходячи з цього закону, не можливо нічого сказати про перехід від газоподібного до рідкого та твердого станів.

 

Ізотерми Амага

Зокрема, закон Бойля-Маріотта задовільно описує поведінку цілого ряду реальних газів лише в обмежених інтервалах тисків ( ) і при певному значенні температури - температури Бойля ТБ. При T > TБ, T < TБ для більшості багатоатомних газів, як показують експерименти, навіть в області малих тисків добуток pV залежить від тиску (pV=f(p)).

 
 

На рис.1 показані експериментально отримані ізотерми для вуглекислого газу в координатах pV і р при T=const - такі ізотерми називають ізотермами Амага.

Рисунок 1 - Ізотерми Амага для вуглекислого газу

 

Для більшості багатоатомних газів в області малих тисків (від 0 до 20-30 атм) pV зменшується зі зростанням р, а далі зростає з підвищенням р.

Проте, якщо температура реального газу дорівнюватиме певному значенню Т = ТБ (для кожного газу температура Бойля ТБ має своє значення: для водню ТБ = 673 К, для вуглекислого газу ТБ = 530 К), то ізотерми Амага будуть співпадати з ізотермами Бойля-Маріотта в деякому інтервалі тисків і не залежатимуть від тиску. При температурах Т > TБ, як правило, для багатьох газів добуток pV зі зростанням р збільшується.

 

Залежність = f(p)для реального газу

Коефіцієнт ізотермічної стискуваності для ідеального газу повинен змінюватися обернено пропорційно тиску. Експерименти ж показують, що для реальних газів при великих тисках c спадає з підвищенням тиску швидше, ніж обернено пропорційно до тиску; при малих же тисках навпаки газ легше стискається.

Немає нічого дивного в тому, що реальні гази значно відрізняються за властивостями від ідеальних газів. Пригадати припущення, які ми зробили для виведення рівнянь ідеальних газів: взаємодія між молекулами газу відсутня, власний об’єм молекул не враховувався.

Дослід показує, що ці обидва припущення, покладені в основу теорії ідеального газу, є наближеними. Якщо за нормальних умов (Т=273К, р=105Па) вони ще виправдані, то при тисках р>100атм сили міжмолекулярної взаємодії і об’єм самих молекул повинні враховуватися в рівняннях, що описують поведінку газу.



Приклад. Радіус молекули r ~ 10-10м її об’єм V ~ 10-30 м3. За нормальних умов в 1м3 знаходиться n ≈ 2.7∙1025 молекул. Отже, за цих самих умов власний об’єм всіх молекул в 1м3 дорівнює

V0 ~ 10-30∙2.7∙1025 = 2.7∙10-53)

Тобто

,

об’єм молекул становить 0.01% всього об’єму. Тому ми можемо знехтувати як розмірами частинок, так і силами взаємодії між ними, якщо сили взаємодії швидко убувають із збільшенням відстані між молекулами. При р ~ 105 атм власний об’єм молекул матиме той самий порядок, що й об’єм, зайнятий газом, тобто відстань між частинками буде того самого порядку, що й самі розміри молекул, а сили взаємодії будуть помітно проявляти себе не тільки в момент зіткнень.





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...