Реальные газы и фазовые переходы газ – жидкость

Уравнение состояния реального газа (для 1 моля газа), предложено голландским физиком Ван-дер-Ваальсом:

Уравнение Ван-дер-Ваальса для произвольной массы газа:

Если изотермически сжимать газ при критической температуре, то при переходе через значение V_кр весь газ становится жидкостью минуя двухфазное состояние. В критической точке исчезает всякое различие между жидкостью и газом (паром). Вблизи же критической точки резко возрастают флуктуации плотности, приводящие к сильному возрастанию рассеяния света, получившему название опалесценции.

ВышеT_k вещество не может находиться в жидком состоянии.

Можно задержать процесс конденсации и сжать газ до объема меньшего, чем объем насыщенного пара. Такой пар называется перенасыщенным.

Задержку в образовании паровой фазы из жидкости, несмотря на то, что давление, ниже давления насыщенного пара называют состоянием растянутой жидкости или состоянием перегретой жидкости.

Состояния перенасыщеного пара и перегретой жидкости называются метастабильными состояниями.

В реальных газах взаимодействие между молекулами обуславливает их взаимную потенциальную энергию W_n, поэтому внутренняя энергия реального газа складывается из кинетической энергии движения его молекул и их взаимной потенциальной энергии:

U = W_k + W_n

Внутренняя энергия 1 моля реального газа: U = C_VT – a/V_

Изменение температуры газа при его стационарном адиабатическом протекании через пористую перегородку по направлению от большего давления к меньшему получило название эффекта Джоуля – Томсона.

Общие свойства и строение жидкостей

По своим физическим свойствам жидкости занимают промежуточное положение между газами и твердыми телами.

Подобно твердым телам жидкость способна сохранять свой объем, имеет свободную поверхность, имеет малую сжимаемость и способна сопротивляться растяжению

Подобно газу жидкости принимают в поле силы тяжести форму того сосуда, в который они помещены, обладает текучестью.

Характерно только для жидкости - молекулы располагаются в определенном (ближнем) порядке, но на расстояниях порядка 3-4 диаметров молекул нарушается. Вязкость жидкости при повышении температуры уменьшается.

Избыток энергии молекул жидкости, находящихся в поверхностном слое, по сравнению с их энергией внутри остального объема, называется поверхностной энергией:

U_пов =  S

где  - коэффициент поверхностного натяжения; S – площадь поверхности жидкости.

Свободная энергия - часть внутренней энергии, которая может быть превращена в работу.