Свойства критических параметров реального газа

Почленно перемножим уравнения (10) и (12). Тогда получим:

Свойства критических параметров реального газа - student2.ru . (13)

Разделив соотношение (13) на (11), установим связь между критическими параметрами реального газа.

Свойства критических параметров реального газа - student2.ru .

Отсюда, Свойства критических параметров реального газа - student2.ru , (14)

где - Свойства критических параметров реального газа - student2.ru - критический объем одного моля исследуемого газа.

Определим из уравнения (14) критический объем одного моля газа.

Свойства критических параметров реального газа - student2.ru . (15)

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ

1. ЭВМ типа Pentium, Windows 95/98/2000/XP.

2. CD-ROM «Открытая физика», версия 1.1 или 2.5, под редакцией профессора МФТИ С.М. Козела.

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Установите на компьютер CD «Открытая физика» и в разделе «Термодинамика и молекулярная физика» рассмотрите модель «Изотермы реального газа». На экране монитора ЭВМ появится панель «Изотермы реального газа», изображенная на рисунке 2.

Свойства критических параметров реального газа - student2.ru
Рисунок 2 - Модель «Изотермы реального газа»

2. Визуально ознакомьтесь с особенностями изотерм реального газа. Для этого включите клавишу «Выбор», установите температуру термодинамической системы меньшую критической T2<Tкр и включите клавишу «Старт». При этом наблюдается вначале уменьшение, а затем увеличение объема термодинамической системы, указательная точка будет двигаться по изотерме. В нижней части панели указывается объем, давление и температура изотермического процесса указанного компьютерного эксперимента. Снимите 7-10 точек этой изотермы и результаты эксперимента занесите в таблицу 1.

3. Повторите пункт 2 для температуры большей и равной критической T1>Tкр, T1=Tкр. Результаты эксперимента занесите в таблицу 1.

4. Определите параметры критического состояния pкр, Tкр, Vкр. Критические параметры запишите в таблицу 3.

Таблица 1

T=Tкр
p                    
V                    

Продолжение таблицы 1

T1>Tкр
p                    
V                    
T2<Tкр
p                    
V                    

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

1. Постройте в координатах p(V) по данным таблицы 1 изотермы газа.

2. Рассчитайте по формуле (15) критический объем одного моля газа.

3. Рассчитайте по формуле (10) параметр b уравнения Ван-дер-Ваальса.

4. Рассчитайте по формулам (11) или (12) параметр a уравнения Ван-дер-Ваальса.

5. Определите вид газа по таблице 2 и найдите его молярную массу.

Таблица 2

Вещество H2 N2 Ar O2 CO2 Пары H20
a, Па·м3/моль 0,024 0,136 0,136 0,136 0,364 0,556
b, 10-5 м3/моль 2,63 3,85 3,22 3,16 4,26 3,06

6. Рассчитайте число молей газа по формуле

Свойства критических параметров реального газа - student2.ru . (16)

7. Рассчитайте массу газа по формуле.

Свойства критических параметров реального газа - student2.ru . (17)

8. Результаты расчетов запишите в таблицу 3.

Таблица 3

Параметры Значения Параметры Значения Параметры Значения
pКР   VКР0   M, кг/моль  
TКР   b, 10-5 м3/моль   ν, моль-1  
VКР   a, Па·м3/моль   m, кг  
Вещество  

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Поясните уравнения Ван-дер-Ваальса.

2. Поясните, какие физические процессы определяют поправки на внутреннее давление и собственный объем молекул реального газа a и b.

3. Установите связь между критическими параметрами и постоянными уравнения Ван-дер-Ваальса.

4. Объясните свойства газа в критическом состоянии. Поясните сущность явления критической опалесценции.

5. Решите задачу (№ 2.212. Иродов И.Е. Задачи по общей физике, 1988 г.). Вычислить постоянные Ван-дер-Ваальса для углекислого газа, если его критическая температура ТКР = 304 К и критическое давление pКР = 73 атм.

6. Решите задачу (№ 2.213. Иродов И.Е. Задачи по общей физике, 1988 г.). Найти удельный объем бензола (С8Н6) в критическом состоянии, если его критическая температура ТКР = 562 К и критическое давление pКР = 73 атм.

Наши рекомендации