Ф изика термодинамика бля лекции и вопросы / OF3_7_Realnye_gazy_mini_1

Изотермы реального газа

Теоретические и экспериментальные изотермы реального газа

Семейство изотерм реального газа для нескольких температур

Критическое состояние газа

(Gas critical state)

Критическое состояние – предельное состояние равновесия двухфазной системы, в котором обе сосуществующие фазы становятся тождественными по своим свойствам . На диаграммах состояния критическому состоянию соответствуют предельные точки на кривых равновесия фаз – критические точки. Значения параметров состояния системы, соответствующие критическим состояниям называют критическими – критическое давление, критическая температура и т.п.

С приближением к критическому состоянию различия в плотности, составе и других свойствах сосуществующих фаз, а также теплота фазового перехода и межфазное поверхностное натяжение уменьшаются и в критической точке эти различия равны нулю.

Насыщенный пар

(Saturated vapour)

Опыт показывает, что при изотермическом сжатии реального газа до объёма V3, соответствующего на изотерме точке 3, газ начинает конденсироваться в жидкость.

При дальнейшем сжатии его давление перестаёт изменяться, и по мере уменьшения объёма всё бó льшая часть газа переходит в жидкое состояние. При сжатии газа до объёма V1 (точка 1) процесс конденсации газа заканчивается, и из газа получается жидкость. Последующее сжатие этой жидкости сопровождается значительным увеличением давления. Таким образом, участок 1-3 опытной изотермы соответствует сосуществованию жидкой и газообразной фаз.

Газ, находящийся в равновесии со своей жидкостью, называется насыщенным паром. Давление pН называется

давлением насыщенного пара при данной температуре.

Насыщенный пар

(Saturated vapour)

Зависимость плотности насыщенного пара от температуры

Изотермы Ван-дер-Ваальса

Изотермы Ван-дер-Ваальса

Пересыщенный пар

(Supersaturated vapour)

При некоторых условиях можно опытным путём получить состояния, соответствующие участкам G-C и C-L изотермы Ван-дер-Ваальса. Это можно сделать, если тщательно очистить газ от включений и сжимать его до объёма, меньшего, чем объём насыщенного пара и, соответственно, до давления, большего, чем pН насыщенного пара при данной температуре T. Такой пар называется пересыщенным. Состояние пересыщенного пара, соответствующее участку G-C изотермы, является неустойчивым. Достаточно попасть в насыщенный пар капельке или пылинке, чтобы в нём началась конденсация пара в жидкость, сопровождающаяся падением давления до величины pН. Подобным же образом при изотермическом увеличении объёма сжатой жидкости на участке L-C возникает другое нестабильное состояние с давлением p < pН. Это состояние называют состоянием растянутой жидкости.