Лекции.Орг
 

Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника


Фазовые превращения



 

Фазой называется термодинамически равновесное состояние вещества, отличаются не химическим составом, а физическим свойствами от других равновесных состояний того же вещества (например, вода может находиться в трех фазах: жидком, твердом и в виде пара). Переход вещества из одной фазы в другую называется фазовым переходом.

Различают фазовые переходы I и II рода. Фазовый переход I рода связан с поглощением или выделением тепла (например, плавление и кристаллизация). Фазовый переход II рода не связаны с теплотой (например, переход некоторых веществ при определенных температурах в сверхпроводящее состояние.

Для характеристики фазовых переходов используются диаграммы состояний (обычно в координатах Р – Т). На этих диаграммах можно найти точку одновременного равновесного осуществления трех фаз – тройную точку. Например, тройная точка для воды 273,12 К. Термодинамика позволяет рассчитать равновесие двух фаз одного вещества, пользуясь уравнением Клапейрона – Клаузиуса:

,

где производная от равновесного давления по температуре зависит от теплоты фазового перехода λ, температуры перехода и изменения объема фаз (например, при замерзании воды ее объем возрастает).

 

 

2.12. Реальные газы. Уравнение Ван – дер – Ваальса

 

Уравнение Менделеева – Клапейрона для одного моля идеального газа имеет вид: PV= RT. Молекулы реального газа имеют размеры ~10-10 м и поэтому следует учитывать их собственный объем, т.е. в уравнение Менделеева – Клапейрона вводится поправка «b» на объем, занимаемый самими молекулами (V0b).

Действие сил взаимодействия между молекулами реального газа приводит к дополнительному внутреннему давлению Pi = a/V02, где V0 – объем 1 моля газа, т.е.

(Р + Pi) = (Р + a/V02)

Поправка «а» и «b» постоянны для данного газа. С учетом этого для 1 моля реального газа уравнение состояния – уравнение Ван – дер – Ваальса примет вид

(Р + a/V02) (V0 - b) = RT (2.54)

Это уравнение из-за сделанных упрощений приближенно описывает состояние реального газа.

На рис. 2.13 проведены изотермы Ван – дер – Ваальса для пропана при различных температурах. Если сравнивать их с изотермой идеального газа (рис.2.7), то заметим, что только при высоких температурах они схожи.

 

Рис.2.13

При низких температурах изотермы отличаются горбами, при этом одному давлению соответствует три объема. Среди изотерм Ван-дер-Ваальса есть такая, которая разграничивает изотермы с “горбами” от изотерм без “горбов” (Т=388,201К на Рис.2.13). Она отделяет области двухфазного состояния вещества (газообразного и жидкого) и однофазного (газообразного). Эта изотерма называется критическойи соответствующие ей параметры Р, V и Т также называются критическими. Понятие критической температуры Тк было введено Менделеевым. Менделеев рассматривал ее как температуру, при которой исчезают силы взаимодействия между молекулами и жидкость превращается в пар независимо от давления и занимаемого объема (на изотерме ей соответствует критическая точка).

 

 





Дата добавления: 2015-09-20; просмотров: 110 | Нарушение авторских прав


© 2015-2017 lektsii.org.

Ген: 0.007 с.