Ван-дер-Ваальс изотермаларын талдау

Ван-дер-Ваальс тедеуі клем бойынша шінші дрежелі тедеу. Сондытан p ысым мен T температураны берілген мні шін бл тедеуді ш тбірі болады. Тбірлерді екеуі комплекстік болуы ммкін. Клем наты шама боландытан, р мен Т – ны кез-келген берілген мнінде V бір немесе ш мнге ие болуы ммкін. Ван-дер-Ваальс тедеулерін талдау шін оны температуралар шін изотермаларын салайы (10.1–cуреттегі 1,2,3,4 изотермалар). Графиктерді зерттеу арылы келесі ш орытынды жасауа болады:

1. Температура ( ) жоары болса, онда наты газды изотермасы идеал газ изотермасына сас болады. боландаы изобара изотермамен D нктесінде иылысады. ысымны кез-келген р мніндегі температураа клемні V мні сйкес келеді, яни, Ван-дер-Ваальс тедеуіні бір ана наты тбірі болады. 2. Температуралар (Т2, Т3 жне Т4) тмендеу болса, изотермаларда бгілістер пайда болады. изобара мен 4 изотерма ш нктеде (А,В,С) иылысады. Бл

10.1 – cурет. Ван-дер-Ваальс изотермалары.

нктелер клемні р₁ ысым мен Т₄ температурадаы ш наты мндеріне (V₁, V₂, V₃) сйкес келеді.

3. Температура сіп 4 изотермадан 3 жне 2 изотермалара ауысан сайын исытардаы бгіліс тзеле береді. А жне С нктелеріні ара ашытыы азайып, 2 изотермада бір нктеге – К бгіліс нктесіне бірігіп кетеді. Бл нктеден тетін изобара изотермаа жанама болады. Изотермасында бгіліс нктесі бар Т₂ температура (сынды) критикалы температура деп аталады.

10.4 Затты критикалы кйі. Фазалы ауысулар

Ван-дер-Ваальсты теориялы изотермаларыны физикалы мнін оларды эксперименттік изотермаларымен салыстыра талдау арылы тсінуге болады. 10.2–суретте ызыл сызыпен эксперименттік жне кк сызыпен теориялы изотермалар берілген.

10.2-сурет. Фазалы ауысулар

1-2 жне 3-4 аралытарда екі исы бірігіп кетеді. Ал 2-3 аралыта оларды айырмашылытары байалады. Эксперимент нтижелері бойынша бл аралыта клем кішірейгенімен ысым згермейді. Біра, бл уаытта газы толтырылан ыдысты абырасында сйыты конденсирлене бастайды. 3 нктеде газ сйытыа айнала бастайды. Изотермияны аралыына

сйкес келетін жадайда зат газ жне сйыты болатын екі агрегатты кйде болады. Бл жадайдаы газды аныан бу, ал оны ысымын аныу ысымы деп атайды. Егер осы кйде клем траты болса, онда булану мен конденсация процестері тепе-тедікте болады. Изотерманы 3-4 аралыы сйытыа сйкес келеді. Сйытыты клемі аз шамаа згерсе, ысым те лкен шамаа згереді. Сондытан, оларды сыылмайтын орта ретінде арастыруа болады. Жйені теориялы изотермаларыны жне аралытарына сйкес кйге келтіру шін арнайы жадай орнату керек. Біра, бл кйлер орныты емес (метастабильді). аралыында бу ысымы сол температурадаы аныан бу ысымынан арты болады. Бл кйдегі буды аса аныан бу деп атайды. аралыында сйытыты ысымы сол температурадаы аныан бу ысымынан тмен болады. Мндай сйыты аса ызан сйыты деп аталады.

Егер ртрлі температурадаы эксперименттік изотермалар сериясыны горизонталь бліктеріндегі шеткі нктелерді жаласа, онда оырау трізді исы шыады (10.3 – сурет). Осы исы пен К бгіліс нктесіні сол жаындаы изотермалар ( ) диаграмманы ш аймаа бледі: екіфазалы кй аймаына (оырау трізді исыты асты), сйы кйге (сол жаы) жне бу аймаына (о жаы).

10.3 –сурет. Ван-дер-Ваальс изотермаларыны сериясы

Критикалы изотерманы стіндегі айматаы газа андай ысым берсе де, ол сйыа айнала алмайды. К нктесіне сйкес келетін клем мен ысым мні критикалы деп аталады. сйытыты сыылуын сипаттай алады. Критикалы кй параметрлеры келесі рнектермен аныталады: . (10.5) Мндаы: а мен b –Ван-дер-Ваальс тзетулері,

Газды универсал тратысы. Сонымен,Ван-дер-Ваальс тедеуі газ кйін, газды сйытыа айналу процесін жне сйытыты сыылуын сипаттай алады.

44-СРА

Наты газвакуумде адиабаталы лаю кезінде суыйды.

Наты газдарды ішкі энергиясы рнегімен аныталады, мндаы - молекулаларды осынды кинетикалы энергиясы, -молекулаларды осынды зара серлесу энергиясы. энергиясын анытайы. Ол шін молекулаларды арасындаы тартылу кшіні жмысы энергиясыны кемуіне те екенін ескереміз, яни . Молекулаларды арасындаы тартылу кші ішкі ысыммен сипатталады. Сондытан жне .

Молекулаларды осынды кинетикалы энергиясы оларды озалысына туелді болады.

Сондытан Ван-дер-Ваальс газыны 1 моліні ішкі энергиясы

,

мндаы: .