2.1.3. Термические и калорические свойства реальных газов

Параметры состояния реального газа р, Т, v определяются через значения двух других параметров, т.е.

р=f₁(v, T) ; v=f(р,T) ; T=f₃(v, p), которые являются различными формами уравнения состояния. Поскольку эти параметры обладают свойствами функций состояния, можно их представить через полные дифференциалы:

;

. (2.6)

Из шести частных производных, приведенных в уравнениях, самостоятельное значение имеют только три, которые называются термическими коэффициентами

, (2.7)

где -термический коэффициент расширения (при р-const), характеризует интенсивность увеличения объема при нагревании;

-термический коэффициент сжатия, характеризует интенсивность изменения объема при изменении давления в условиях T – const;

-термический коэффициент давления, характеризует интенсивность изменения давления при (v-const) изохорическом нагревании тела.

В указанных выше выражениях р₀ и v₀ – давление и удельный объем при температуре 0ºС.

Названные коэффициенты связаны между собой соотношением

.

Последнее выражение позволяет вычислить коэффициент упругости, который экспериментально установить трудно, в то время, как и легко определяются опытным путем.

Калорические свойства газов описываются зависимостями через параметры состояния реального газа р, v. T следующего вида:

; ;

; ; (2.8)

; ;

; .

Эти дифференциальные зависимости называются уравнениями Максвелла.

Связь между теплоемкостями с_р и с_v для реального газа через термические коэффициенты описывается следующей формулой:

. (2.9)

Приведенное уравнение позволяет на основе экспериментальных значений с_р вычислить с_v, которую из опыта определить трудно.

Вопросы для самопроверки

1. Изобразите изотермы реального вещества в фазовой pv –диаграмме.

2. В чем заключается принцип соответственных состояний?

3. Что такое критические соотношения вещества?

4. Какие свойства реальных веществ учитываются при выводе уравнения состояния Ван – дер – Ваальса?

5. В чем сущность теории ассоциации реальных газов?

6. Изобразите изотермы реального газа в pv – p диаграмме. Что такое точка и линия Бойля?

7. Сформулируйте условия равновесия при фазовых переходах.

2.2. Характеристики и процессы водяного пара

Степень сухости. Удельный объем, энтальпия и энтропия жидкости, влажного, сухого насыщенного и перегретого пара. Сверхкритическая область состояний пара. Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара в состоянии насыщения. Таблицы термодинамических свойств воды и перегрето­го водяного пара. Фазовая Ts - диаграмма для паров; hs - диаграмма для всех фаз веществ; фазовая hs - диаграмма для водяного пара.

Расчет изохорного, изобарного, изотермического и адиабатного (изоэнтропного) процессов для реальных веществ по таблицам и диаграммам. Урав­нения состояния реальных газов. Теория ассоциации молекул и уравнение со­стояния водяного пара. Определение калорических функций газов по уравне­нию состояния. Зависимость изобарной теплоемкости газов от давления. Рав­новесие фаз при криволинейной поверхности раздела.

По теме выполняется контрольная работа (зад. № 5,6), лабораторные работы не предусмотрены.

После изучения теоретического материала следует ответить на вопросы для самопроверки. Ответы можно найти в учебниках [1,3].