Лекция №9

Тема: (продолжение) Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Вальса и его анализ. Понятие критической температуры в технике для сжижения газов. Жидкие газы, методы их получения и приемы использования. Некоторые свойства жидкостей: диффузия, поверхностное натяжение, капиллярность и испарение. Жидкие кристаллы. Твердые тела.

 

При повышения давления возрастает плотность газа и потому начина­ет играть существенную роль собственные объемы молекул и силы взаимодействия между ними.

Уравнение состояния реального газа получено в 1873 году голландским физиком Я. Д. Ван-дер-Ваальсом, который ввел в урав­нение Менделеева-Клайперона поправку на размер молекул и учел силы

 

взаимодействия между ними. Это уравнение носит его имя и имеет вид:

(Р + ) (V – b) = RT,

где а и b поправки на силы взаимодействия молекул и собст­венный объем.

Критической называется такая температура, при которой плотность жидкости и ее насыщенного пара становится одинаковой. При температурах же выше критической вещество может существовать только в газообразном состоянии. Газ, тем­пература которого выше критической, не может быть никаким сжатием переведен в жидкое состояние.

Внутренняя энергия реального газа является функцией двух параметров: температуры Т и объема V .

Для киломоля она определился формулой:

U_км = С_vT - .

Из выраженияследует, что внутренняя энергия увеличивается при повышении температуры Т и увеличения объема V.

Если газ будет расширяться или сжиматься без теплообмена с внешней средой и без совершения внешней работы, то согласно первому началу термодинамики его внутренняя энергия должна оставаться постоянной. В этом случае дифференцирование выражения даст:

d U_км = С_v dT + = 0,

 

откуда следует, что dТ и dV_км имеют разные знаки. Следовательно, при расширении в таких условиях газ должен всегда охлаждаться, а при сжатии – нагреваться. Понятие крити­ческой температуры сыграло большую роль в физике низких темпе­ратур и технике сжижения газов. Благодаря этому стало очевид­ным, что любой газ можно превратить в жидкость путем сжатия с предварительным охлаждением до температуры, меньшей крити­ческой. В технике для сжижения газов широко применяются ма­шина Линде и детандеры.