1. Критическое состояние вещества

Экспериментальные изотермы при различных температурах изображены на рис. 11.4. Как видно, с ростом температуры го­ризонтальные участки становят­ся все короче. При некоторой температуре прямолинейный от­резок исчезает и на изотерме остается лишь точка перегиба . Это означает, что исчезает переход из газообразного сос­тояния в жидкое и наоборот, исчезает разница между жидким и газообразным.

Э то состояние называется критическим состоянием, а температура, при которой оно наступает - критической температурой . Понятие критической температуры было введено Д. И. Менде­леевым.

При температурах выше критической вещество может сущест­вовать только в газообразном состоянии и никакими способами не может быть переведено в жидкое.

Критической температуре соответствует критическое дав­ление и критический объем . Совокупность этих величин и характеризует критическое состояние. Так, например, для воды ; для углекислого газа ; для водорода . Критические параметры связаны с поправками и уравнения Ван-дер-Ваальса.

Уравнение (11.3), как говорилось, может иметь либо три действительных корня - ниже , либо один при . Поэтому (11.3) можно в этом случае записать в виде:

Сравнивая коэффициенты этого уравнения с (11.3) при одинаковых степенях, где , получаем:

, откуда

.

Лекция 18	Внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля – Томсона и его физическая сущность.
	Сжижение газов и получение низких температур.

1. Внутренняя энергия реального газа

Внутренняя энергия реального газа будет состоять из кинетической энергии молекул - внутренней энергии идеального газа , которая для 1 моля равна , и потенциальной энергии взаимодействия между молекулами так что:

При расширении газа силы молекулярного давления совер­шают работу, равную изменению потенциальной энергии:

, откуда и

При , поэтому , а

(11.5)

Наличие потенциальной энергии взаимодействия между моле­кулами у реального, газа приводит к изменению его температуры при адиабатическом расширении эффект Джоуля-Томпсона.

Например, если осуществить адиабатное расширение реально­го газа без совершения внешней работы (расширение в вакуум), то на оснований первого закона термодинамики при или ,

откуда:

,

т.к. при расширении , то - реальный газ при атом охлаждается.

В процессе Джоуля-Томпсона осуществлялось расширение газа без теплообмена при постоянных давлениях. Для этого газ пропускался через пористую перегородку, чем обеспечивалась медленность процесса. При этой было установлено, что знак зависит от природы газа, его начальной температуры , плотности.

Если температура газа понижается, , то эффект счи­тается положительный, если - эффект отрицательный.

Знак эффекта зависит от относительной роли поправок и в уравнении Ван-дер-Ваальса. При высоких температурах эффект отрицательный, при низких - положительный. Температура, при которой эффект Джоуля-Томпсона меняет знак, называется температурой (точкой) инверсии. Выше этой температуре эффект всегда отрицательный. Так, для гелия точка инверсии - 40, водо­рода - 200, кислорода - 1063 , углекислого газа - 2073 К и т.п.

Охлаждение газов в процессе Джоуля-Томпсона может быть значительным. Так, воздух при расширении от 200 до 1 атм охлаждается на 40 К. Поэтому положительный эффект Джоуля-Томпсона используется для снижения газов.

Лекция 19	Жидкости, их строение. Диффузия и вязкость.
	Поверхностное натяжение, смачивание и капиллярные явления. Поверхностно –активные вещества.