Въпрос 26 Реални газове. Уравнение на Ван дер Ваалс- изотерми.

Разлики между модела на идеалния газ и реалните газове:

1. Молекулите притежават собствен обем, с който те разполагат за свободно движение, наричан собствен обем;

2. В реалния газ съществува взаимодействие между молекулите;

Отчитайки тези две разлики, холандския физик Ван дер Ваалс извежад уравнението за реалните газове, като прави съответни две поправки в уравнението на идеалния газ.

1. pV=RT уравнение на Клапейрон. Основно уравнение за състоянието на 1 mol

идеален газ.

Първата поправка е свързана със собствения обем на газовите молекули- b, който се изважда от обема на целия газ- V. Обемът на реалното свободно пространство, в което могат да се движат молекулите на газа е (V-b). Отчитайки тази поправка уравнение (1) добива вида:

p( V-b)= RT

p= RT/(V-b)

Втората поправка е следствие от силите на привличане между молекулите. Налягането има смисъл на плътност на енергията, която при реалния газ има две съставки- кинетична енергия на топлинното движение и потенциална енергия на взаимодействието между молекулите.всяка молекула взаимодейства с останалите N-1 молекули и общата потенциална енергия е сума от индивидуалните N на брой енергии. Общата потенциална енергия на взаимодействието е пропорционална на Nb. Налягането pi, свързано с плътността на тази енергия, е пропорционално на квадрата на броя на молекулите в единица обем:

n=N/V- концентрация

Pi=ANb/Vb= a/ Vb

(2) (p+a/ Vb)*(V-b)=RT- уравнение на Ван дер Ваалс

От формула (2)

p= RT/(V-b)-a/Vb

p= RT/V- налягане на идеалния газ

Силите на междумолекулно взаимодействие зависят от разстоянието, на което се намират молекулите една от друга. Ако разстоянието е приблизително равно на ефективния диаметър, то силите на междумолекулно взаимодействие са равни на нула, ако разстоянието е по- голямо от ефективния диаметър- междумолекулните сили са сили на привличане, ако разстоянието е по- малко от ефективния диаметър междумолекулните сили са сили на отблъскване.

При понижаване на температурата енергията на термично движение намалява: RT/(V-b)<=a/Vb започват процеси на обединяване на молекулите в агрегати- микрокапчици, започва процес на втечняване- преход в течност. Когато кинетината енергия на постъпателно движение е по- голяма от от потенциалната енергия, свързана със силите на междумолекулно взаимодействие, то тогава веществото е вгазообразно състояние. При кинетична енергия приблизително равна на потенциалната енергия газът преминава в течна фаза, а при кинетична енергия по- малка от потенциалната- газът преминава в твърдо състояние.