Изотермы Ван-дер-Ваальса.
На PV- диаграмме изобразим изотермы реального газа.
Рисунок 26.
Изотермы реального газа в отличии от изотерм идеального газа имеют некоторую неоднородность, которая едва проявляется при температуре, равной критической, и все явственнее видна при температурах более низких (рис.26). Таким образом на графике выделяется область(заштрихованная) переходного состояния пар-жидкость. Область, соответствующая меньшим значениям объема и большим значениям давления, показывает жидкое агрегатное состояние. А область с большими значениями объема и меньшими значениями давления соответствует газообразному агрегатному состоянию.
Критическая температура – это некоторое пороговое значение, если газ находится при температуре выше критической, то его никаким давлением нельзя перевести в жидкое состояние, если - ниже критической, то его можно перевести в жидкое состояние.
1.4.Диффузия
Явления переноса характеризуют перенос какой-либо физической величины. К ним относятся:
диффузия
теплопроводность
внутреннее трение
Диффузия – это явление, перемешивания молекул двух различных газов или двух веществ в результате хаотического движения молекул. При диффузии переносится масса вещества. Запишем уравнение диффузии (Фика).
Уравнение Фика:
- коэффициент
диффузии
Масса
газа, переносимая в результате диффузии
через площадку
в направлении убывания плотности
пропорциональна площади этой площадки,
промежутку времени переноса и градиенту
плотности.
1.5.Теплопроводность
Теплопроводность – это перенос тепла или энергии тепла от более нагретых частей тела к менее нагретым, происходящее в результате взаимодействия молекул. Запишем уравнение теплопроводности (Фурье).
Уравнение Фурье.
-
количество теплоты
-
коэффициент теплопроводности
Рисунок 27.
Количество
теплоты, переносимое через площадку
в направлении убывания температуры,
пропорционально площади этой площадки,
градиенту температуры и времени переноса.
1.6.Внутреннее трение
Внутреннее трение – это перенос импульса или скорости между двумя слоями газа, движущимися с разными скоростями. Запишем уравнение внутреннего трения:
Уравнение Ньютона.
Переносимой
характеристикой является импульс
молекулы
.
Тогда
.
В свою очередь:
где ∆К – изменение импульса одного слоя,
относительно другого за время ∆tна площадке ∆S.
Рисунок 28. Получили уравнение Ньютона для внутреннего трения:
Сила
внутреннего трения, возникающая в
плоскости соприкосновения двух скользящих
относительно друг друга слоев газа или
жидкости пропорциональна
и площади соприкосновения слоев
.
1.7.Уравнение переноса в общем виде.
Рассмотрим перенос какой-либо физической величины через произвольную площадку с площадью S (рис.29). Изменение переносимого параметра происходит на расстоянии X, равном двум значениям средней длины свободного пробега молекул.
Рисунок 29.
- уравнение переноса
в общем виде.
Частный случай диффузии.
Осмос – это явление, характеризующее проникновение молекул растворителя через полу прочищаемую перегородку – молекулы растворителя могут проходить через полу прочищаемую перегородку, а молекулы растворенного вещества – нет.
;
-
осмотическое давление
Вопросы для самоконтроля.
В чем заключается явление переноса физической величины?
Что называется диффузией?
Что называется теплопроводностью?
Что называется внутренним трением?
В чем заключается физический смысл явления осмоса?
Назвать основные положения МКТ?
Какой газ называется идеальным?
В чем заключается физический смысл температуры и давления?
Какие изопроцессы вы знаете?
В чем заключается физический смысл критической температуры?
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основная
Грабовский, Р.И. Курс физики. / Р.И. Грабовский. – 6-е изд – СПБ. : Издательство «Лань», 2002.- 608 с
Пронин, В.П. Краткий курс физики / В.П. Пронин. – Саратов. ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2007 г. – 200 с
Дополнительная
Основы физики и биофизики / А.И. Журавлев [и др.] – М. : Мир. 2005. – 384 с.
Пронин, В.П. Практикум по физике : уч. пособия / В.П. Пронин.- 2-е изд.– краткий курс физики. – Саратов. СГАУ. 2007 г., 200с.
Телесин, Р.В. Молекулярная физика: Учебное пособие 3-е издание / Р.В. Телесин. – С.-Петербург: Издательство «Лань», 2009г.- 368с. 1000 экз.