Уравнение состояния газа Ван-дер-Ваальса

Уравнение состояния
Статья является частью серии «Термодинамика».
Уравнение состояния идеального газа
Уравнение состояния газа Ван-дер-Ваальса
Разделы термодинамики
Начала термодинамики
Уравнение состояния
Термодинамические величины
Термодинамические потенциалы
Термодинамические циклы
Фазовые переходы

Уравнение состояния газа Ван-дер-Ваальса — уравнение, связывающее основные термодинамические величины в модели газа Ван-дер-Ваальса.

Хотя модель идеального газа хорошо описывает поведение реальных газов при низких давлениях и высоких температурах, в более экстремальных условиях её согласие с опытом гораздо хуже. В частности, это проявляется в том, что реальные газы могут быть переведены в жидкое и даже в твердое состояние, а идеальные — не могут.

Для более точного описания поведения реальных газов при низких температурах была создана модель газа Ван-дер-Ваальса, вводящая поправку на конечный диаметр молекулы и на притяжение молекул на больших расстояниях (напомним, что в идеальных газах частицы считаются точечными и никак не взаимодействуют на расстоянии).

Содержание

Термическое уравнение состояния

Термическим уравненим состояния (или, часто, просто уравнением состояния) называется связь между давлением, объемом и температурой.

Для одного моля газа Ван-дер-Ваальса оно имеет вид:

  • (P+\frac{a}{V^2})(V-b)=RT,

где:

Видно, что это уравнение фактически является уравнением состояния идеального газа с двумя поправками. Поправка a учитывает притяжение молекул, поправка b — конечный объем молекулы.

Для ν молей газа Ван-дер-Ваальса уравнение состояния выглядит так:

  • (P+\frac{a \nu^2}{V^2})(\frac{V}{\nu}-b)=RT.

Внутренняя энергия (калорическое уравнение состояния)

Внутренняя энергия одного моля газа Ван-дер-Ваальса может быть вычислена так:

  • U=C_V T-\frac{a}{V},

где CV — молярная теплоемкость при постоянном объеме, которая предполагается не зависящей от температуры. Таким образом, внутренняя энергия газа Ван-дер-Ваальса есть функция и температры, и объема, в следствие чего с ростом последнего (а значит и расстояния между молекулами), при T = const, внутренняя энергия газа растет.

См. также

Литература

  1. Сивухин Д.В. Общий курс физики, т.2.. — М.: Наука, 1975.
 
Начальная страница  » 
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Home