Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

Реальні гази

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    24530

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Навички для розвитку

    • Опишіть, чим реальні гази відрізняються від ідеальних газів
    • Вивести рівняння ван дер Ваальса з рівняння ідеального газу

    За кінетико-молекулярною теорією газів ми уявляємо газ стільки ж дрібних частинок, які ідеально пружно відриваються один від одного (зі збереженням імпульсу). Вони поводяться як жорсткі маленькі кульки, і зовсім не приваблюють один одного. Їх кінетична енергія залежить від температури. При виведенні закону ідеального газу ми припускаємо, що між частинками немає сил притягання і що частинки не займають жодного місця. Ці два припущення, очевидно, невірні: якщо між частинками немає атракціонів, не було б рідин або твердих речовин. Також частинки дійсно займають небагато місця. Оскільки ми знаємо, що сили привабливості стають важливими при низьких температурах, і що об'єм частинок буде важливим, коли об'єм відносно низький (тобто тиск високий), ми можемо передбачити, що ідеальне рівняння газу найкраще працює при високих температурах і низькому тиску.

    Якщо ми хочемо зробити інше рівняння, яке ближче до реальної поведінки газів, ми можемо внести кілька змін у рівняння ідеального газу. Спочатку будемо вважати, що частинки мають певний обсяг. Замість V ми будемо використовувати (V - nb) де n - кількість молекул або молей, а b - константа для кожного різного газу, що приблизно означає, наскільки він великий.

    По-друге, нам потрібно включити ефект атракціонів між частинками. Якщо частинки притягуються один до одного, вони будуть триматися ближче один до одного і трохи менше накачати стінки, тому спостережуваний тиск буде нижче, ніж ми очікували б. Чим вище концентрація газу (більше Н/в), тим важливіше сили притягання. Насправді сили привабливості залежать від (N/v) 2, оскільки це говорить нам про те, з якою кількістю інших частинок може взаємодіяти кожна частинка. Таким чином, замінюємо P на (P + a (N/v) 2), де a - константа, яка залежить від газу, і приблизно розповідає, наскільки великі сили притягання. Це має сенс, оскільки більші сили привабливості трапляються, коли частинки знаходяться дуже близько один до одного (V невеликий), і вони змушують тиск здаватися нижчим.

    Збираючи це разом, ми маємо рівняння ван дер Ваальса:

    \[\left(P + a \left(\dfrac{n}{V}\right)^{2} \right)(V - nb) = nRT\]

    Це рівняння досить добре описує реальні гази, хоча існують і інші рівняння, які використовуються також. Константи a і b знаходять шляхом підгонки реальних даних для кожного газу до цього рівняння. Ви можете шукати значення a і b в таблицях.

    Зовнішнє посилання

    Автори та атрибуція