Лекція 17
РЕАЛЬНІ ГАЗИ
1. Потенційна енергія міжмолекулярної взаємодії.
Закони ідеальних газів не передбачають, наприклад, таке явище як конденсація. Причина полягає в тому, що молекули взаємодіють один з одним.
Мала стисливість газів при високому тиску, а також здатність рідких і твердих тіл чинити опір стисненню, вказують на те, що між молекулами діють також і сили взаємного відштовхування. Сили тяжіння і відштовхування діють одночасно.
kT - рідкий стан.
^ 2. Рівняння Ван-дер-Ваальса. Ізотерми газу Ван-дер-Ваальса і їх порівняння з експериментальними изотермами
Наявність сил тяжіння і відштовхування призводить до того, що при високому тиску (коли відстань між молекулами зменшується) поведінка реального газу буде відрізнятися від моделі ідеального газу. Сили відштовхування протидіють проникненню даної частки в ту область обсягу судини, яка зайнята іншими молекулами. Власний об'емV0, зайнятий часткою, можна уявити представляється як об'єм кулі з деяким ефективним діаметром d. Тому «вільний обсяг» V *, в якому можуть вільно (як в ідеальному газі) рухатися молекули реального газу, буде на деяку величину менше, ніж обсяг V, займаний газом. «Вільний обсяг» буде дорівнює
де b - поправочний коефіцієнт для одного благаючи газу.
На відстані від стінки менше деякого ефективного радіуса міжмолекулярної взаємодії rеффна виділену молекулу діє деяка рівнодіюча сила, спрямована від стінки і прагне зменшити кінетичну енергію молекулию
Величина роботи цієї сили залежить від кількості молекул в сфері ефективної взаємодії, тобто від концентрації молекул в посудині n. Тому можна стверджувати, що робота сил тяжіння пропорційна концентрації молекул: Квіт = a1n. і кінетична енергія молекул при їх підльоті до стінки зменшується на величину квіт. Зменшивши середню кінетичну енергію молекул на АПРВ основному рівнянні кінетичної теорії газів, отримаємо вираз для тиску газу на стінку посудини:
З огляду на, що і позначаючи, отримуємо:
Помноживши обидві частини (17.3) на обсяг газу V * і поклавши nV * = νNA, де NA- число Авогадро, ν - кількість молей газу, kNA = R (R - газова постійна), отримаємо вираз
Величину piможно висловити через молярний об'єм Vμ, тому що концентрація молекул .Тоді, де - коефіцієнт пропорційності, що залежить від природи молекул, або, враховуючи, що, уявімо вираз для piв вигляді
Підставивши в (17.5) вираз (17.4) замість рiі (17.1) замість V *, получімуравненіе стану Ван-дер-Ваальса для реального газу
Слід зазначити, що рівняння Ван-дер-Ваальса краще узгоджується з дослідними даними, ніж рівняння Клапейрона-Менделєєва, особливо при високому тиску.
^ 3. Експериментальні ізотерми реального газу. Крива фазового переходу
Англійський фізик Т. Ендрюс експеріменгально досліджував залежність молярного об'єму вуглекислого газ від тиску при ізотермічному стисканні (1866 г.). Результати цих дослідів у вигляді залежностей в координатах тиск - молярний об'єм (p-Vμ) показані на рис. 17.2 (Т1Tк.
^ 4. Критичні параметри.
Рівняння Ван-дер-Ваальса можна записати в такій формі:
Залежно від чисельних значень р і Т для даного газу це рівняння може мати або один, або три дійсних кореня. Ізотерми газу, побудовані за рівнянням (17.7):
Ріс.17.3
(Т1p2). Тиску p1іp2 по обидва боки перегородки підтримуються постійними
Так як процес адіабатичний, то згідно першому початку термодинаміки:
Сумарна робота переходу системи зі стану 1 в стан 2 складається з роботи, виробленої при зміні обсягу від V1до нуля при постійному тиску р1, і роботи виробленої при зміні обсягу від нуля до V2прі постійному тиску р2.
Таким чином, сумарна робота переходу дорівнює
Підставами (17.19) в (17.18):
Використовуючи вираз (17.17), формулу (17.20) представимо у вигляді
Формула (8,21) висловлює інтегральний ефект Джоуля-Томсона. спостережуваний при кінцевому перепаді тиску на дроселі.
Слід зазначити, що в ідеальному газі ΔWn = 0 ефект Джоуля -Томсона відсутня, так як з (8,18) для ідеального газу випливає рівність
яке виконується тільки при ΔT = 0.
Температуру Тi, при якій ефект Джоуля - Томсона змінює зна, називають температурою інверсії.
Як показує досвід, один і той же газ може як нагріватися, так і охолоджуватися в залежності від умов дроселювання.
^ Залежність температури інверсії від тиску газу перед дроселем називається кривою інверсіі.Кріваяінверсіі залежить від рівняння стану газу і відокремлює совокупностьсостоянійгаза, при переході між якими він охолоджується, від станів, між якими він нагрівається.
З графіка випливає, що температура інверсії має максимальне і мінімальне значення, яким відповідає p = 0. Розрахунок показує, що ці температури пов'язані з критичною температурою газу Tк формулами
Максимальний тиск інверсії для газу, який підпорядковується рівнянню стану Ван-дер-Ваальса, становить.
Для переважної більшості газів температура інверсії вище нормальної температури. Тому, розширюючись при нормальній температурі, гази охолоджуються. При великих перепадах тиску на дроселі температура газу може змінюватися значно. Наприклад, прідросселірованііот 200 атм до 1 атм і при початковій температурі 17 ° С повітря охолоджується на 35 ° С. Цей інтегральний ефект покладений в основу більшості технічних процессовсжіженія газів.
Схема установки для скраплення газів приведена на рис. 17.9. Газ, стислий до високого тиску і охолоджений до кімнатної температури, надходить по трубопро-воду 1 в теплообмінник А.
У вентилі У газ аді-абатіческі дросселирующие до тиску, близького до атмосферного. При цьому він охолоджується. Якщо зниження температури недостатньо для зрідже-ня газу, то його по трубопроводу 2 повертають в теплообмінник А, де він охолоджує нові порції стисненого газу і викидається через трубопровід. Таким чином, поступово знижується темпера-туру газу за вентилем В, поки, нарешті, не почи-нается скраплення газу. Сконденсований газ збирається в посудині С.
Назва банку
На закінчення звертаємо Вашу увагу на те, що мова йде про попередню оцінку витрат. Реальні витрати будуть розраховані по.
-
Вперше людина може ясно бачити реальні невідповідності і уявні безглуздості. Наркотик це древній закон і найстаріший законодавець.
Марія Шекунова народила реального пацана
Актриса серіалу «Реальні пацани» каналу тнт Марія Шекунова (Скорніцкая) вперше стала мамою
Нові серії московського сезону
Коли реальні пацани жили в Пермі, у них не було взагалі нічого. У Миколка не було щасливого сімейного життя, у Вована і Антохи -.
Пітер Акройд Процес Елізабет Кри Scan: Ronja Rovardotter; ocrSpellCheck: golma1
А реальні історичні персонажі - Карл Маркс, Оскар Уайлд, Чарльз Діккенс, що мелькають на сторінках роману, надають захоплюючого.
Лекція 2 Системи в екології
Воно лежить в основі екології. Екологічна система головний об'єкт екології. Відповідно до загальної теорії систем під системою розуміється.
Ти з якого Раена?
Погодимося з японцями, але обійдемося без крові. Не будемо стверджувати щодо всіх жителів Землі, але росіяни точно діляться, як мінімум.
Платон розглядає владу як силу, засновану на специфічному знанні знанні правління
Політика, 1254 А, такий "загальний закон природи". Влада у Аристотеля грає роль активної форми, трансформує пасивну матерію.