Молекулярная и статистическая физика. Крутов А.В - 51 стр.

                                  51

приобретает сложную форму и может заходить даже в область отрица-
тельных давлений.
       Рассмотрим изотермы, соответствующие низким температурам. Из-
мерения показывают (рис. 2, а), что изотермы реального вещества при-
ближаются к изотермам Ван-дер-Ваальса на участках 1—2, соответствую-
щих жидким состояниям, и на участках 5—6, соответствующих парообраз-
ным состояниям вещества; однако в средней части реальная изотерма идет
не по кривой 2—3—4—5, как этого требует уравнение Ван-дер-Ваальса, а
по изобаре 2—5 (в точке 2 имеется только «кипящая жидкость», а в точке 5
— только насыщенный пар). Но если опыты провести с очень чистым ве-
ществом, а сжатие, расширение, подвод и отвод теплоты производить дос-
таточно медленно, то можно обнаружить состояния (рис. 2, б), соответст-
вующие участкам 2—3 (перегретая жидкость) и 5—4 (пересыщенный пар).
Таким образом, не реализуется только небольшая часть изотермы Ван-дер-
Ваальса — участок 3—4; заметим, что эта часть изотермы соответствует
неустойчивым состояниям вещества: при сжатии давление не увеличивает-
ся, а уменьшается, т. е. вещество не только не оказывает «сопротивление»
сжатию, но, наоборот, само «способствует» этому.
  Параметры критического состояния
      В хорошем соответствии с результатами измерений уравнение Ван-
дер-Ваальса показывает сближение точек 2 и 5 по мере повышения темпе-
ратуры, что позволяет получить из этого уравнения параметры критиче-
ского состояния К (рк, Vк и Тк), при котором удельные объемы (плотности)
кипящей жидкости и насыщенного пара совпадают. Действительно, урав-
нение Ван-дер-Ваальса является относительно объема алгебраическим
уравнением третьей степени, поэтому при фиксированном давлении и тем-
пературе имеет три корня:


или


      При температурах выше критических это уравнение имеет один дей-
ствительный и два мнимых корня, т. е. каждому значению давления и тем-
пературы соответствует только одно действительное значение объема ве-