P-V-T соотношения: реальный газ и идеальный газ — страница 2

Каньяр де ля Тур открыл критическое состояние вещества. В 1834 г. Клапейрон объединил законы Шарля и Бойля и впервые сформулировал закон идеальных газов. Еще на первоначальном этапе исследований было обнаружено, что закон идеальных газов зачастую дает лишь приблизительное описание реального газа. Эти отклонения объяснялись тем, что молекулы имеют конечный объем и между ними существуют силы межмолекулярного взаимодействия. В

1873 г. Ван-дер-Ваальс предложил уравнение, в котором количественно учтены оба этих фактора, определены условия сосуществования жидкой и паровой фаз и критическое состояние системы. Уравнение Ван-дер-Ваальса положено в основу многих современных уравнений состояния. 1880 г. - Амага сформулировал закон, который гласит, что объем смеси компонентов представляет собой сумму объемов этих компонентов, каждый из которых находится при

температуре и давлении смеси. 1901 г. - Льюис ввел понятие фугитивности. 1927 г. - Урселл вывел, используя методы статистической механики, вириальное уравнение состояния. В 50-х гг. XX столетия началось активное внедрение принципа соответственных состояний в практику прогнозирования многих свойств органических соединений. Развитие теории по вопросам описания свойств газов и жидкостей продолжается. Идеальный газ Понятие “идеальный

газ” характеризует чисто гипотетическое состояние вещества. P-V-T соотношение для одного моля идеального газа описывается уравнением Менделеева-Клапейрона: . (4.1) Изотермы идеального газа в системе координат P-V представляют собой гиперболы, что иллюстрируется примером 4.1. Пример 4.1 Для идеального газа показать зависимость P-V-T при температуре 500, 657 и 1170 К и объеме 100-3000 см3/ моль. Решение При 500 К и 100 см3/ моль имеем: = 82,06·500/100 = 410 атм.

При выражении давления в физических атмосферах, температуры в К, объема в см3/моль R = 82,06 (см3·атм)/(моль·К). Фрагмент результатов расчета приведен в табл. 4.1 и на рис. 4.1. Таблица 4.1 Давление идеального газа при T, К V, см3/моль P, атм при температуре Т, К 500 К 657 К 1170 К 700 59 77 137 800 51 67 120 900 46 60 107 1000 41 54 96 2000 21 27 48 Рис. 4.1. P-V соотношения идеального газа Реальное состояние вещества Степень отклонения свойств веществ, находящихся в реальном состоянии,

от свойств идеального газа зависит от температуры и давления системы, а также от природы вещества. При высоких давлениях плотность паровой фазы может значительно превышать плотность жидкой фазы. Так, при 1500 МПа и 338 К плотность газообразного водорода составляет 130 кг/м3, тогда как плотность жидкого водорода равна 70 кг/м3, а твердого - 80 кг/м3. При плотности 1500 кг/м3 и температуре, превышающей критическую, фактический молярный объем