Физхимия. КОЛЛОКВИУМ 2. Закон (принцип) соответственных состояний. Вириальное уравнение состояния. Термические и калорические коэффициенты

• Название: Закон (принцип) соответственных состояний. Вириальное уравнение состояния. Термические и калорические коэффициенты
• Анкор: Физхимия
• Дата: 06.05.2022
• Размер: 279.03 Kb.
• Имя файла: КОЛЛОКВИУМ 2.docx
• Тип: Закон; #515375

Термические и калорические уравнения состояния .

1. 
   Идеальный газ. Физический смысл модели.
   
2. 
   Отклонения от идеальности. Уравнение Ван-дер-Ваальса, его параметры и анализ. Критические параметры.
   
3. 
   Закон (принцип) соответственных состояний.
   
4. 
   Вириальное уравнение состояния.
   
5. 
   Термические и калорические коэффициенты.
   

Ошибка! Недопустимый объект гиперссылки.

1. 
   Идеальный газ — это модель реального газа. Молекулы идеального газа представляют собой материальные точки, которые не взаимодействуют друг с другом на расстоянии, но взаимодействуют при столкновениях друг с другом или со стенками сосуда. При работе с идеальным газом можно пренебречь потенциальной энергией молекул (но не кинетической).
   

Модель идеального газа

В физике есть такое понятие, как модель. Модель — это что-то идеализированное, она нужна в случаях, когда можно пренебречь некоторыми параметрами объекта или процесса.

Важно знать

Модель идеального газа не может описать ситуацию, когда газ сжимают так сильно, что он конденсируется — переходит в жидкое состояние.

Свойства идеального газа

1. 
   Расстояние между молекулами значительно больше размеров молекул.
   
2. 
   Молекулы газа очень малы и представляют собой упругие шары.
   
3. 
   Силы притяжения между молекулами пренебрежимо малы.
   
4. 
   Молекулы взаимодействуют только при соударениях.
   
5. 
   Молекулы движутся хаотично.
   
6. 
   Молекулы движутся по законам Ньютона.
   

А) 2

Отклонение от идеальности объясняется очень просто. При получении уравнения состояния идеальных газов считалось, что молекулы не обладают размерами и собственным объемом и не взаимодействуют между собой на расстоянии. На самом деле, этими фактами пренебрегать нельзя. Покажем это на расчетах. Радиусы атомов примем равным 10^-10 м. Тогда объем занятый атомом равен  , объем, занятый такими молекулами при нормальных условиях равен  м³<<1 м³. Согласно уравнению состояния идеального газа, если при неизменной температуре давление увеличить до               5000 атм, то объем газа уменьшится в 5000 раз, т.е. плотность газа возрастет 5000 раз и собственный объем молекул, заключенных в 1м³ составил бы  10^-4·5·10³ ≈ 0,5 м³. Таким образом, на долю самих молекул приходилась бы половина всего объема газа. Естественно, при таких условиях закон Бойля–Мариотта  будет нарушаться

Б)

Самым простым и дающим хорошие результаты по писанию поведения реальных газов оказалось уравнение Ван-дер-Ваальса, полученное путем введения поправок в уравнение состояния идеального газа pV_км = RT:

(2.2.1)

где р - давление, оказываемое на газ извне и равное давлению газа на стенки сосуда, а и b - константы Ван-дер-Ваальса, имеющие для разных газов различные значения, определяемые опытным путем.

В) Критическим состоянием вещества называется такое, при котором исчезает различие (граница) между его жидкой и паровой фазами, т. е. они имеют одни и те же основные свойства. Для каждого вещества существует такая температура, выше которой оно никаким повышением давления не может быть переведено в жидкость. Эта температура называется критической температурой Т_кр. Давление насыщенных паров, соответствующее критической температуре, называется критическим давлением Р_кр. Объем паров при критической температуре и давлении называется критическим объемом.

3

Поскольку критические константы являются характеристическими свойствами газов, их можно использовать для создания соответствующей относительной шкалы, введя безразмерные приведенные переменные: приведенное давление p_r, приведенный объем V_r и приведенную температуру T_r:

,    . (1.22)

Соответственными называются состояния разных веществ, имеющие одинаковые значения приведенных переменных. Согласно закону соответственных состояний, если для рассматриваемых веществ значения двух приведенных переменных одинаковы, должны совпадать и значения третьей приведенной переменной. Таким образом, уравнения состояния различных веществ, записанные в приведенных переменных, должны совпадать. Это утверждение эквивалентно постулату о существовании общего универсального приведенного уравнения состояния

45