Свойства критических параметров реального газа

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

. (13)

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

.

Отсюда, , (14)

где - - критический объем одного моля исследуемого газа.

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

. (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.

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<T_кр 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>T_кр, T₁=T_кр. Результаты эксперимента занесите в таблицу 1.

4. Определите параметры критического состояния p_кр, T_кр, V_кр. 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

. (16)

7. Рассчитайте массу газа по формуле.

. (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 Т_КР = 304 К и критическое давление p_КР = 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 Т_КР = 562 К и критическое давление p_КР = 73 атм.