ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Газовое состояние из "Физическая химия Издание 2 1967" Общие положения. Веы1ества в зависимости от расстояния между их частицами и силами взаимодействия между ними могут находиться в одном из трех состояний, называемых агрегатными газовом, жидком и твердом. [c.196] В газовом состоянии частицы (атомы, молекулы) находятся на больших расстояниях друг от друга, значительно превышающих размеры самих частиц. Поэтому силы взаимодействия между индивидуальными частицами очень малы, и вещество в газовом состоянии может быть сколько угодно разреженным или сжатым вплоть до перехода в жидкость и твердое тело. Наряду с индивидуальными частицами вещество в газовом состоянии имеет также комплексы из двух, трех и большего числа частиц, но относительный вес их в общей массе частиц невелик. [c.196] У веществ в жидком состоянии одни частицы находятся на расстояниях, соразмеримых с размерами самих частиц, другие частицы — на значительно больших расстояниях, так что силы, действующие между частицами жидкости, неравноценны. В то время как между одними частицами силы взаимодействия велики и жестко удерживают их друг около друга, между другими частицами эти силы значительно меньше, что позволяет частицам совершать поступательное двлжение в объеме жидкости. Это обусловливает, с одной стороны, наличие в жидкостях свободного объема, а с другой — ее текучесть. Жидкое состояние можно представить совокупностью комплексов частиц различной сложности, внутри которых действуют силы большего сцепления силы сцепления между комплексами более слабые. [c.196] В твердых веществах частицы находятся на расстояниях, имеющих порядок размера самих частиц. Силы взаимодействия между частицами велики, поэтому вещества в твердом состоянни обладают собственной формой и объемом. [c.196] Агрегатное состояние вещества определяется условиями, в которых находится вещество. Так, железо до 1535°С находится в твердом состоянии при 1535°С оно плавится и переходит в жидкое состояние, а при дальнейшем нагревании выше температуры кипения превращается в пар, т. е. переходит в газовое состояние. Вода до 0°С твердое вещество, между О и 100°С находится в жидком состоянии и выше 100°С в газовом. Переходы из одного состояния в другое сопровождаются изменениями фазового состава вещества и поэтому называются фазовыми переходами. [c.197] Если вещество, находящееся при температуре Т, в газовом состоянии подвергнуть сжатию, то объем системы будет изменяться обратно пропорциональнодавлению, как показано на рис. IV- . Уменьшение объема на некотором участке кривой до точки а сопровождается повышением давления. В точке а повышение давления прекращается, а объем продолжает уменьшаться до точки Ь. Дальнейшее уменьшение объема приводит к резкому возрастанию давления, т. е. система становится практически несжимаемой. [c.197] Изменения, происходящие вдоль кривой с уменьшением объема, наблюдаются при фазовом переходе газ — жидкость. Участок кривой до точки а соответствует сжатию газа. Прямая а — Ь характеризует линию фазового перехода. На этом участке пары конденсируются в жидкость, поэтому объем системы уменьшается, а давление остается постоянным. В точке Ь весь пар конденсируется в жидкость, которая практически несжимаема. Поэтому дальнейшее уменьшение объема приводит к резкому возрастанию давления. [c.197] Температура, при которой газ не может быть сжатием превращен в жидкость (точка К), называется критической температурой-, объем и давление, соответствующие точке К, тоже называются критическими. Состояние вещества выше критической температуры называют газовым, а ниже — парообразным. Критические Т , р и Ук (их называют критическими постоянными) являются существенными величинами, характеризующими газ, поэтому определение их представляет важную задачу. [c.198] Критические параметры некоторых газов приведены в табл. [c.200] Поскольку свойства газов и паров зависят от температуры и давления (объема), то знание аналитической формы зависимости (IV, 4) очень важно, ибо оно позволяет определить всю совокупность свойств газа или пара при различных условиях. Совокупность свойств какого-либо объекта определяет его состояние . [c.200] Уравнение (IV, 5) справедливо только в идеализированных условиях при р - О, поэтому его называют уравнением состояния идеального газа. [c.201] Это уравнение используется также с меньшим числом членов. [c.203] Предложен ряд уравнений состояния, в которые входят безразмерные величины. Это так называемые уравнения с безразмерными параметрами. Одно из таких уравнений получается на основе приведенного выше уравнения Ван-дер-Ваальса. [c.203] Умножая уравнение (IV, И) на р и ограничиваясь первыми тремя членами, найдем р = ЯТр + Вр- + p где р выражено в единицах плотности Амага. [c.204] Подобным же образом можно получить выражения для термодинамических величин на основе других уравнений состояния. Прием остается одним и тем же выражают явным образом р или V и на основе общих термодинамических соотношений получают формулы зависимости термодинамических величин от соответствующих параметров. [c.205] Вязкость газов зависит от природы газа, температуры и давления. [c.205] В табл. IV — 2 приведена вязкость некоторых газов при 1 атм и различных температурах. [c.205] Диффузия в газах. Явление переноса массы вещества атомами, молекулами или потоками газа называется диффузией. В неподвижной среде перенос массы осуществляется только за счет атомов и молекул. Такая диффузия называется молекулярной. В движущейся среде перенос массы осуществляется в основном потоками — ламинарным и турбулентным. Такая диффузия называется конвективной. Если конвекция происходит под действием разности концентраций, то она называется свободной. Конвекция, происходящая под действием внещней силы, называется вынужденной. Процесс диффузии, не изменяющийся во времени, называется стационарным. Если процесс диффузии изменяется во времени, то он называется нестационарньш. Практическое значение имеет диффузия газов в конденсированных состояниях (жидком или твердом) или диффузия к поверхности раздела. Поэтому важно знать законы ди( узии в количественной форме. [c.206] Элементы теории подобия. Вязкость, диффузия и теплопроводность составляют одну группу явлений переноса вязкость — перенос количества движения, диффузия — перенос массы, теплопроводность — перенос теплоты. Они могут быть охарактеризованы коэффициентами молекулярного переноса V, О и а, имеющими одинаковую размерность см сек и приблизительно равными. [c.207] Вернуться к основной статье