- •1. Рух об’ємного тіла в центральному полі
- •9.1. Динаміка спеціальної теорії відносності; 9.2. Релятівський імпульс; 9.3. Маса і енергія релятівської частинки та їх взаємний зв»язок.
- •9.4.Основні поняття релятівської динаміки матерільної точки
- •9.6.Поняття про загальну теорію відності
- •9.7.Межа застосування класичної механіки
- •13.2 Робота газу при зміні його об’єму
- •13.3(4. Закон рівного розподілу енергії по ступеням вільності молекули) Число ступенів вільності молекули
- •13.4 Внутрішня енергія термодинамічної системи
- •13.6 Теплоємність
- •13.9 Класична теорія теплоємності та її обмеженість
- •14.Статистичний розподіл.
- •14.2 Закон Максвела для розподілу молекул ідеального газу за швидкостями та енергіями теплового руху
- •14.3 Барометрична формула
- •14.4 Закон Больцмана для розподілу частинок у зовнішньому потенціальному силовому полі
- •15. Явища переносу у газах.
- •15.1 Молекулярно-кінетична теорія явищ переносу у газах.
- •15.2 Среднє число зіткнень і середня довжина вільного пробігу молекул
- •15.4. Дослідні закони дифузії
- •15.5.Дослідні закони теплопровідності та внутрішнього тертя та їх мол.-кін. Тлумачення
- •16.Другий закон термодинаміки.(16.1)
- •17.3.Рівняння Ван-дер-Ваальса(17.2.Відступи від законів ідеальних газів)
- •17.4.Ізотерми реальних газів
- •17.5. Внутрішня енергія газу.
- •19. Електростатичне поле у вакуумі. 19.1.Електричне поле.
- •19.4. Напруженість і потенціал електричного поля
- •19.7.Метод суперпозиції та його застосування до розрахунку електричних полів.
- •19.8.Теорема Остроградського-Гауса.
- •19.11.Обчислення напруженості поля на підставі теореми Гауса.
- •20. Електричне поле в діелектриках.
- •20.1. Діелектрик в зовнішньому силовому полі
17.3.Рівняння Ван-дер-Ваальса(17.2.Відступи від законів ідеальних газів)
Рівняння стану реального газу в загальному вигляді має вигляд f(p, V, Т)= 0, (5.2) , де кожна із змінних є функцією двох інших. Взаємодія молекул реального газу обумовлює відхилення рівняння (5.2) від рівняння Менделеєва-Клапейрона, що описує ідеальний газ.
Голландський фізик Ван-дер-Ваальс у 1873 р. вивів рівняння стану реального газу, вводячи в рівняння Менделеєва-Клапейрона поправки на власний об'єм молекул і сили міжмолекулярної взаємодії.
1. Врахування власного об'єму молекул. Наявність сил відштовхування, які протидіють проникненню в зайнятий молекулою об'єм інших молекул, зводиться до того, що фактичний вільний об'єм, в якому можуть рухатися молекули 1 моля реального газу, буде не Vm, а Vm – b, де b– об'єм, займаний самими молекулами. Об'єм b дорівнює збільшеному вчетверо власному об'єму молекул.
2. Облік притягання молекул. Дія сил притягання між молекулами газу приводить до появи додаткового тиску на газ, названого внутрішнім тиском. За обчисленнями Ван-дер-Ваальса, внутрішній тиск обернено пропорційний до квадрата молярного об'єму: де а – постійна Ван-дер-Ваальса, що характеризує сили міжмолекулярного притягання; Vm – молярний об'єм. Вводячи обидві поправки і рівняння Менделеєва-Клапейрона, одержимо рівняння Ван-дер-Ваальса для 1 моля газу (рівняння стану
реальних газів): Для довільної кількості речовини ν газу рівняння Ван-дер-Ваальса
набуде вигляду де поправки а і b – постійні для кожного газу величини, визначувані експериментально (записуються рівняння Ван-дер-Ваальса для двохвідомих з досліду станів газу і розв'язуються відносно а і b). Рівняння Ван-дер-Ваальса, зважаючи на цілий ряд спрощень, є наближеним і кількісно описує властивості реальних газів у області високих температур і низького тиску. Рівняння Ван-дер-Ваальса – не єдине
рівняння, що застосовується до опису реальних газів.
17.4.Ізотерми реальних газів
І зотерми Ван-дер-Ваальса – графіки залежності між тиском p і молярним об'ємом Vm при Т = const для реальних газів, визначуваних рівнянням Ван-дер-Ваальса. На рис. 5.2 надані ізотерми Ван-дер-Ваальса для 1 моля газу для п'яти різних температур. Як випливає з рисунка, при високих температурах (Т > Тк) ізотерма Ван-дер-Ваальса близька до ізотерми ідеального газу. При температурі Тк на ізотермі спостерігається тільки одна точка перегину К, в ній дотична до кривої паралельна осі абсцис. Ізотерму, що проходить через точку К – критичну точку, називають критичною. Відповідні критичній точці об'єм Vк і тиск рк називають також критичними. Стан з критичними параметрами (рк, Vк, Тк) називають критичним станом. При температурах нижчих за критичну (Т < Тк) спостерігаються хвилеподібні ділянки. Крім того, при Т < Тк є стани, в яких кожному тискувідповідають три точки ізотерми (три різні об'єми). З підвищенням температури ці точки зближуються і при Т = Тк зливаються в одну – точку К.
Перетворюючи рівняння Ван-дер-Ваальса (5.4) до вигляду
одержали рівняння третього ступеня щодо молярного об'єму Vm. Залежно від числових значень це рівняння може мати або три дійсні корені, або один і два комплексних, причому фізичний сенс мають тільки дійсні позитивні корені. Першому випадку відповідають ізотерми Ван-дер-Ваальса при Т < Тк, другому – ізотерми при Т > Тк.