ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Уравнение состояния реальных газов из "Учебник физической химии" Нри выводе уравнения состояния идеального газа р / —/ 7 не было принято во внимание, что молекулы хотя и имеют чрезвычайно малые размеры (диаметр — порядка 10 см), но не являются все же геометрическими точками, а занимают определенный объем. Далее, совершенно не учитывалось наличие взаимного притяжения между молекулами, а в действительности это ч ритяжение существует. [c.37] Представим себе яшик длиной 100 см. Положим в этот ящик два шара, один радиусом 10 см, а другой радиусом 0,5 см и будем беспрерывно катать шары с одинаковой скоростью от одного борта ящика к другому. Очевидно, что центр большого шара будет проходить от одного борта до другого расстояние 80 см, так как его радиус равен 10 см, а центр маленького шара будет проходить расстоянне в 99 см, так как его радиус равен 0,5 см. При одинагювой скорости шаров большой шар будет чаще ударяться о борты ящика, так как путь свободного пробега его меньше. [c.38] Тткое же рассуждение можно применить и к движению молекул. Ввиду того, что молекулы обладают, хотя и очень малым, но все же конечным объемом, число ударов о стенки сосуда будет на самом деле, очевидно, больше, чем число ударов, которое вычислено для идеального газа, когда мы пренебрегали собственным объемом молекул. При выводе основного уравнения кинетической теории величина давления газа определялась, исходя из числа ударов молекул о стенку сосуда поэтому для реального газа необходимо ввести некоторую поправку, так как в этом случае число ударов молекул, а следовательно, и давление газа будут больше. [c.38] Ван-дер-Ваальс показал, что увеличение давления происходит в результате уменьшения свободного пространства между молекулами, и в уравнение состояния газа вместо V он ввел выражение (V — Ь). Величина Ь зависит от объема молекул, но не равна ему. На величину Ь оказывает влияние также форма молекул. Было найдено, что величина Ь приблизительно в четыре раза больше объема, занимаемого самими молекулами. [c.38] В этом выражении а, так же как и Ь, зависит от природы вещества. Уравнение это называется уравнр.нием Ван-дер-Ваальса. Рассмотрим это уравнение для двух случаев. [c.39] Из этих примеров видно, что при малых давлениях газа рассматриваемое уравнение приближается к уравнению состояния идеального газа. [c.39] В табл. 2 приведены значения величин а и для некоторых газов . Эти величины вычисляют из критических температуры и давления (см. стр. 42). [c.39] Уравнение (14) хотя и не дает точного совпадения с опытными данными, но все же хорошо описывает состояние реального газа и, кроме того, отражает, хотя и более грубо, свойства данного вешества и в жидком состоянии. [c.39] кривая уравнения Ван-дер-Ваальса. [c.40] На изотерме, вычерченной по данным опыта, участок ВС отличается от соответствуюш.его участка кривой 5-образной формы, рассчитанной по уравнению (14) (на рис. 6 показан пунктиром), отвечаю-ш,ий неустойчивым состояниям, большей частью на опыте неосуществимым. [c.41] На опытных кривых эта часть изотермы представляет собой горизонтальную прямую, как это показано на рис. 6 сплошной линией, и отвечает сосуществованию пара и жидкости. Вдоль линии ВС при изменении объема давление остается постоянным, поскольку вещество может существовать в этих условиях в двух состояниях — жидком и газообразном. [c.41] мл/г Рис. 7. Изотермы углекислого газа. [c.41] Давление, которому соответствует эта точка, называется критическим давлением. И, наконец, объем, занимаемый одной граммолекулой вещества при критическом давлении и критической температуре, называется критическим объемом. [c.42] Критические константы некоторых веществ приведены в табл. 4. [c.42] Понятие о критической температуре было впервые введено Д. И. Менделеевым в 1860 г. на основе изучения поверхностного натяжения жидкостей (стр. 50). Это понятие сыграло большую роль при изучении процесса сжижения газов. Еше опыты Фарадея показали, что для сжижения газа необходимы низкая температура и высокое давление. Этих двух факторов оказалось достаточно, чтобы осуществить сжижение большинства исследованных в то время газов, потому что критические температуры их были довольно высокие. Но сжижение водорода, кислорода, азота, окиси углерода и окиси азота не удавалось, так как самые низкие температуры, которые были достижимы в лабораториях, выше критических температур этих газов и, разумеется, никаким давлением нельзя было перевести эти газы в жидкое состояние. После открытия существования критической температуры были разработаны методы получения весьма низких температур. Применяя их, удалось и эти газы перевести в жидкое состояние. [c.42] Вернуться к основной статье