36. Рівняння Ван-дер-Вальса та його аналіз. Критичний стан.

Рівняння ван дер Ваальса описує збільшення тиску при зменшенні об'єму розріджених газів, перенасичену пару, перегріту рідину, різке зменшення стисливості в рідкій фазі. Рівняння ван дер Ваальса визначає також критичну температуру, вище якої газ не зріджується при жодному тиску. Рівняння Ван дер Ваальса описує різницю між станом реального та ідеального газів. Поправки a і b мають більше значення при високих тисках газів. Для одного моля реального газу об’єм, який займають його молекули, можна знайти зі співвідношення. B=4N_AV (1) де b — поправка Ван-дер-Ваальса на розмір молекул 1 моля реального газу: n_a= 6,02×10²³ моль^-1 — число Авогадро; V — власний об’єм однієї молекули. Завдяки силам взаємного притягання, молекули реального газу додатково стискуються, збільшуючи внутрішній тиск і зменшуючи тиск на стінки посудини на величину р’. Аналіз процесів взаємодії молекул приводить до формули:

(2) де р’ — додатковий тиск; а — поправка Ван-дер-Ваальса на взаємодію між молекулами; V_m — об’єм 1 моля реального газу. Поправки а і b для різних реальних газів даються в спеціальних таблицях. Отже, з врахуванням поправок а і b рівняння Ван-дер-Ваальса для 1 моля реального газу має вигляд:

(3)

Для довільної маси газу т, рівняння Ван-дер-Ваальса записується в вигляді:

(4)

Критичний стан будь-якої речовини однозначно визначається критичними параметрами: критичною температурою, критичним тиском і критичним об’ємом. Критична температура Тк — це температура, вище якої речовина ніяким чином не може бути переведена з газоподібного стану в рідкий. Критичний тиск p_к — це найбільший тиск насиченої пари даної рідини. Критичний об’єм v_k — це найбільший об’єм, який може займати дана кількість рідини.

37. Внутрішня енергія реального газу.

де m - маса всього газу; m - молярна маса; R - універсальна газова стала; T - термодинамічна температура; p - тиск газу; V - об'єм газу. Внутрішня енергія ідеального одноатомного газу пропорційна температурі і не залежить від об'єму та інших макропараметрів. Зміна внутрішньої енергії маси ідеального газу відбувається тільки у разі зміни його температури T:

Якщо газ не одноатомний, то його молекули рухаються не тільки поступально, а й обертаються. Внутрішня енергія таких газів дорівнює сумі енергій поступального і обертального рухів. У реальних газах, рідинах і твердих тілах середня потенціальна енергія взаємодії молекул не дорівнює нулю, тому їх внутрішня енергія залежить від об'єму речовини поряд з температурою. Внутрішню енергію термодинамічної системи можна змінити двома способами: 1) виконанням роботи;

2) теплопередачею. Теплопередачею або теплообміном називають процес передачі енергії від одного тіла до іншого без виконання роботи. Теплопередача може відбуватися такими способами: 1) теплопровідність; 2) випромінювання; 3) конвекція (перемішування). Якщо теплота передана тілу в результаті нагрівання чи охолодження, то експериментально встановлено, що Q = cm(T2 - T1)