26.Рівняння стану реального Газу.
.
(6.4) де
Г цеV
Реальні гази описуються рівнянням Ван-дер-Ваальса лише наближено. Існує більше ста рівнянь стану для ви-значення термодинамічних властивостей реальних газів. Уявний газ, який точно підкоряється рівнянню Ван-дер-Ваальса, називають ван-дер-ваальсівським. Під час прак-тичних розрахунків рівняння (6.3) майже не використову-ється, але має принципове значення оскільки:
1) рівняння отримане на основі модельних уявлень про властивості реальних газів і рідин;
2) на основі цього рівняння побудовано багато інших рівнянь стану;
3) за допомогою рівняння Ван-дер-Ваальса вперше вдалось описати явище переходу газу в рідину і проаналі-зувати критичний стан речовини.
ГАЗ РЕАЛЬНИЙ, *газ реальный; **real gas, ***reales Gas, Realgas – газ, що не підлягає рівнянню стану газу ідеального Клапейрона-Менделєєва; на формі залежностей між його параметрами відбивається те, що молекули його взаємодіють між собою та займають певний об'єм. Рівняння стану газу реального:
де Rm – універсальна газова стала; a, b – індивідуальні сталі.
Стан
Г.р. часто в практиці видобування газу
описують узагальненим рівнянням
Клапейрона-Менделєєва: pV = zгMRT,
або
або
або
де
p – тиск; T – температура; zr
= zr (p,T) – коефіцієнт
стисливості газу; М – маса; R
– індивідуальна газова стала; ρ –
густина газу; індекси "о"
означають початкові умови.
27.Ізотерми реального газу. Метастабільні стани речовин,
Оскільки весь процес відбувається при сталій температурі Т, криву, що зображує залежність тиску р від об'єму V, називають ізотермою. При об'ємі V1 починається конденсація газу, а при об'ємі V2 вона закінчується. Якщо V > V1 то речовина буде в газоподібному стані, а при V < V2 — в рідкому.
Досліди показують, що такий самий вигляд мають ізотерми і всіх інших газів, якщо їх температура не дуже висока.
Найістотнішою в цьому процесі є сталість тиску газу при зміні його об'єму від V1 до V2, коли газ перетворюється в рідину. Кожній точці прямолінійної частини ізотерми 1—2 відповідає рівновага між газоподібним і рідким станами речовини. Це означає, що при певних Т і V кількість рідини і газу над нею лишається незмінною. Рівновага, як ми вже знаємо, має динамічний характер: кількість молекул, які вилітають з рідини, в середньому дорівнює кількости молекул, які переходять з газу в рідину за той самий час.
Сталий тиск p0, коли рідина буде в рівновазі з своїм газом, називають тиском насиченої пари, а сам газ при цьому, як ми вже говорили, називають насиченою парою.
езалежність p0 від об'єму зумовлено тим, що зі зменшенням об'єму пари дедалі більша частина її переходить у рідкий стан. А маса рідини займає менший об'єм, ніж така сама маса газу. При стискуванні пари над рідиною рівновага порушується. Густина пари спочатку трохи зростає, і більше число молекул переходить з газу в рідину, ніж з рідини в газ. Це триватиме доти, поки відновиться рівновага, а густина і разом з нею тиск набудуть попередніх значень.
Крива реального газу
Досі ми розглядали тільки одну певну ізотерму реального газу. Тепер ознайомимось із змінами, які відбуватимуться з вуглекислим газом при вищій (але також сталій) температурі T1. Нова ізотерма, як і попередня, досить точно збігається з ізотермою ідеального газу при великих об'ємах. Починаючи з якогось об'єму V'1 < V1 вона також стає горизонтальною (див. мал. "Ізотерма"). Нарешті при об'ємі V'2 > V2 ізотерма круто підіймається вгору. Це означає, що при об'ємі V'2 рідина заповнила весь циліндр.
Якщо температура вища за температуру позначену Tк, то газ не зріджується при як завгодно великому тиску. Такими газами при звичайних температурах є, наприклад, гази повітря - азот і кисень. Див. Критична температура.
Метастабільний стан (рос. метастабильное состояние; англ. metastable state; нім. metastabiler Zustand m; від грец. μετα — проміжне становище і від лат. stabilis — стійкий) - відносно стійкий стан системи, в якому встановлюється локальна (обмежена), але не глобальна стійка рівновага. При малому збуренні метастабільного стану в фізичній системі виникають процеси, які протидіють збуренню. Проте при значному збуренні система перебудовується й переходить в інший, стійкіший стан.
Метастабільний стан термодинамічної системи — це стан нестійкої рівноваги. Фази, які перебувають у метастабільному стані, називають метастабільними.
Прикладами таких фаз можуть бути перегріта рідина, перегріта пара, переохолоджений газ, переохолоджена рідина, нафта, тиск якої знизився нижче тиску насичення газом, мартенсит сталі. Термодинамічна система може перебувати в метастабільній фазі певний час, але зрештою переходить до стабільнішої фази.
Метастабільний стан квантової системи — це відносно стійкий збуджений стан системи з підвищеною енергією, у якому система може існувати тривалий час. У такому стані можуть перебувати атоми, молекули, атомні ядра.