Составители:
Рубрика:
3
достаточно высоких температурах). Однако и при обычных условиях (т.е.
при комнатной температуре и атмосферном давлении) уравнение
Менделеева-Клайперона применимо ко многим газам (например, таким как
азот и кислород). Наиболее близки по своим свойствам к идеальному газу
гелий и водород. Вообще, чем слабее взаимодействие между молекулами,
тем меньше газ отличается от идеального.
При низких температурах и высоких давлениях поведение газа
начинает существенно отличаться от идеального. С повышением плотности
газа процессы столкновений играют все большую роль, так что размерами
молекул и их взаимодействием уже нельзя пренебречь. Такой газ называется
реальным газом (неидеальным).
Для описания поведения реальных газов предложено много различных
уравнений. Одним из наиболее общих и обоснованных подходов к
разработке уравнения состояния реальных газов основан на так называемом
вириальном разложении по степеням V, обычно называемом вириальным
уравнением состояния, которое для одного моля газа имеет вид:
+++= ...
V
C
V
B
RTPV
2
1 (2)
где В, С, …− т.н. вириальные коэффициенты, зависящие от природы газа и
являющиеся определенными функциями температуры. При этом
коэффициент В определяется взаимодействием двух молекул газа, С − связан
с взаимодействием трех молекул и т.д.
Самым простым из предложенных уравнений, которое тем не менее
дает достаточно хорошие результаты, оказалось уравнение Ван-дер-Ваальса,
которое для одного моля имеет вид:
( )
RTbV
V
a
p
M
M
=−
+
2
или
2
M
M
V
a
bV
RT
p −
−
= (3)
Для
ν
молей уравнение Ван-дер-Ваальса записывается в виде:
RTb
V
V
a
p =
−
+
ν
ν
2
2
(4)
Здесь a и b − константы Ван-дер-Ваальса. Поправка b учитывает
быстро возрастающие на малых расстояниях силы отталкивания: молекулы
как бы занимают определенный объем, меньше которого газ не может быть
сжат. Таким образом, поправка к объему (b) характеризует ту часть объема,
которая недоступна для движения молекул и равна нескольким суммарным
объемам всех молекул, содержащихся в газе (обычно ее принимают равной
учетверенному объему всех N молекул).
