Молекулярная физика. Курс физики, часть 1. Морозов В.Г - 87 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МИРЭА | Москва

Составители: 

Рубрика: 

kT
kT ≤ |U(r
0
)|
p V
p ∼ (1/V )
V
p
0
V
ж
V
г
T
1
T
2
T=T
c
T>T
c
a
b
c
K
a
a → b
b
b → c
c
V V
ìîäåéñòâèÿ áåñêîíå÷åí65 .  äàëüíåéøåì ìû îãðàíè÷èìñÿ ðàññìîòðåíèåì ñèñòåì,
ñîñòîÿùèõ èç íåéòðàëüíûõ ìîëåêóë.
   Ðîëü ñèë ïðèòÿæåíèÿ è îòòàëêèâàíèÿ ëåãêî ïîíÿòü, íå ïðèáåãàÿ ê ñëîæíûì òåî-
ðåòè÷åñêèì ïîñòðîåíèåì. ßñíî, ÷òî èìåííî ñèëû ïðèòÿæåíèÿ ìåæäó ìîëåêóëàìè
ïðèâîäÿò ê òîìó, ÷òî ãàç ïðåâðàùàåòñÿ â æèäêîñòü, à çàòåì â òâåðäîå òåëî. Äëÿ
êîíäåíñàöèè ãàçà â æèäêîñòü òåìïåðàòóðà äîëæíà áûòü äîñòàòî÷íî íèçêà, ÷òîáû
òåïëîâîå äâèæåíèå íà "ðàçáðîñàëî" ìîëåêóëû ïî âñåìó îáúåìó. Òàê êàê ñðåäíÿÿ
êèíåòè÷åñêàÿ ýíåðãèè ìîëåêóëû ñîñòàâëÿåò ïðèìåðíî kT , òî ìû îæèäàåì, ÷òî ïå-
ðåõîä ãàçà â æèäêîñòü äîëæåí ïðîèñõîäèòü, åñëè kT ≤ |U (r0 )|.
   Ó÷åò ñèë îòòàëêèâàíèÿ ôàêòè÷åñêè ýêâèâàëåíòåí ó÷åòó âëèÿíèÿ êîíå÷íûõ ðàç-
ìåðîâ ìîëåêóë. Êîãäà ïëîòíîñòü ñòàíîâèòñÿ äîñòàòî÷íî áîëüøîé, êîíå÷íîñòü ðàç-
ìåðîâ ìîëåêóë ïðåïÿòñòâóåò äàëüíåéøåìó ñæàòèþ ñèñòåìû. Ýòî îáúÿñíÿåò, â ÷àñò-
íîñòè, õîðîøî èçâåñòíûé ôàêò, ÷òî äëÿ çàìåòíîãî ñæàòèÿ æèäêîñòè èëè òâåðäîãî
òåëà íåîáõîäèìî ïðèêëàäûâàòü î÷åíü áîëüøîå äàâëåíèå.

8.2.   Èçîòåðìû ðåàëüíûõ ãàçîâ

Ïðåæäå ÷åì ïåðåéòè ê áîëåå ïîäðîáíîìó àíàëèçó ðîëè ñèë ïðèòÿæåíèÿ è îò-
òàëêèâàíèÿ ìîëåêóë íà ñâîéñòâà ãàçîâ, ìû êðàòêî îñòàíîâèìñÿ íà íåêîòîðûõ
ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ. Íà Ðèñ. 8.2 èçîáðàæåíû òèïè÷íûå èçîòåðìû ðåàëü-
íîãî ãàçà â ïåðåìåííûõ p -V .  ñëó÷àå èäåàëüíîãî ãàçà ìû èìåëè áû ñåìåéñòâî
ãèïåðáîë p ∼ (1/V ), âûðàæàþùèõ çàêîí Áîéëÿ-Ìàðèîòòà ïðè èçîòåðìè÷åñêîì
ñæàòèè èëè ðàñøèðåíèè.
                                           Èçîòåðìû ðåàëüíîãî ãàçà âåäóò ñå-
 p                                         áÿ ãîðàçäî èíòåðåñíåå. Ðàññìîòðèì
            T>Tc
                                           ïîäðîáíåå îäíó èõ èçîòåðì ðåàëüíî-
            T=Tc      K                    ãî ãàçà. Ïóñòü ãàç ñæèìàåòñÿ êâàçè-
            T2                             ñòàòè÷åñêè ïðè ïîñòîÿííîé òåìïåðà-
            T1                             òóðå, íà÷èíàÿ ñ ñîñòîÿíèÿ a. Òîãäà
        c           b      a               òî÷êà, èçîáðàæàþùåå ñîñòîÿíèå ãà-
                                           çà, áóäåò ïåðåìåùàòüñÿ ïî èçîòåðìå
  0    Vж            Vг      V             ââåðõ.
            Ðèñ. 8.2
   Ó÷àñòîê a → b íàïîìèíàåò ÷àñòü èçîòåðìû èäåàëüíîãî ãàçà, òàê êàê ïðè áîëü-
øîì îáúåìå êîíöåíòðàöèÿ ìîëåêóë ìàëà è, ñëåäîâàòåëüíî, âëèÿíèå ñèë âçàèìî-
äåéñòâèÿ íåñóùåñòâåííî. Íà÷èíàÿ ñ òî÷êè b, äàâëåíèå â ñèñòåìå ïåðåñòàåò ïîâû-
øàòüñÿ, è îíà ðàñïàäàåòñÿ íà äâå îäíîðîäíûå ÷àñòè, èëè ôàçû,  ãàçîîáðàçíóþ
è æèäêóþ. Ïðîöåññ èçîòåðìè÷åñêîãî ñæàòèÿ äâóõôàçíîé ñèñòåìû èçîáðàæàåòñÿ
ó÷àñòêîì b → c ãîðèçîíòàëüíîé ïðÿìîé. Êîëè÷åñòâî âåùåñòâà â ãàçîîáðàçíîé ôàçå
íåïðåðûâíî óìåíüøàåòñÿ, à â æèäêîé ôàçå  óâåëè÷èâàåòñÿ.  òî÷êå c ìû ñíîâà
èìååì îäíîôàçíóþ ñèñòåìó  æèäêîñòü. Âåëè÷èíû Vã è Væ ñîîòâåòñòâóþò îáúåìàì
 65 Ïîëíîñòüþèîíèçîâàííûé ãàç, ñîñòîÿùèé èç çàðÿæåííûõ ÷àñòèö ðàçíûõ çíàêîâ,
íàçûâàåòñÿ ïëàçìîé. Èç-çà áîëüøîãî ðàäèóñà âçàèìîäåéñòâèÿ ïëàçìà îáëàäàåò
ìíîãèìè óíèêàëüíûìè ñâîéñòâàìè. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ ôèçèêà ïëàçìû ñòàëà ñàìî-
ñòîÿòåëüíûì ðàçäåëîì ìîëåêóëÿðíîé ôèçèêè.

                                     86

Страницы