Механика, молекулярная физика и термодинамика. Полицинский Е.В. - 198 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ (Механика, МКТ, термодинамика) Полицинский Е.В.
198
Потенциальная энергия молекулярного взаимодействия зависит от
взаимного расположения молекул и поэтому она должна изменяться при
изменении объёма газа. Если исключить обмен энергией между газом и
внешней средой, то сумма кинетической и потенциальной энергии
должна оставаться постоянной. Изменение одного из видов энергии
должно компенсироваться противоположным изменением второго вида
энергии.
Исходя из этого, при расширении реального газа происходит
уменьшение кинетической энергии за счет увеличения потенциальной
энергии притяжения молекул. Поскольку мерой средней кинетической
энергии молекул газа служит его абсолютная температура, то при рас-
ширении газа, молекулы которого притягиваются друг к другу, темпе-
ратура его должна понижаться. Впервые подобный опыт удалось осу-
ществить Джоулю и Томсону.
В данном опыте были взяты два сосуда А и В, соединенные порис-
той перегородкой (рис.156). Специальные насосы поддерживают в этих
сосудах постоянное давление: в сосуде А – р
1
, а в сосуде В – меньше р
2
.
По обе стороны от пористой перегородки находятся термометры. Газ
заставляют расширяться через пористую перегородку. При этом боль-
шинство газов, расширяясь при комнатной температуре и не очень
больших давлениях, охлаждается. Исключение составляет водород, ко-
торый при этих условиях нагревается.
A
B
Рис. 156. К опыту Джоуля и Томсона
Изменение температуры, сопровождающее расширение реаль-
ного газа, получило название эффекта Джоуля-Томсона. Охлажде-
ние газа при расширении называют положительным эффектом
Джоуля-Томсона, нагревание – отрицательным.
Для того чтобы понять существование двух знаков эффекта Джо-
уля-Томсона, рассмотрим график (рис.157), поясняющий отклонение
поведения реального газа от идеального. Сплошными линиями изобра-
жены изменения отклонения произведения (
p
⋅
V
/
T
) при изменении дав-
ления для трех различных температур
T
1
< T
2
< T
3
.

Страницы