СВОЙСТВА РЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ И ПАРОВ

Напомним, что идеальным газом называется газ, молекулы которого рассматриваются как материальные точки, имеющие массу, но не имеющие объема. Межмолекулярные силы отсутствуют, а передача энергии в таком газе осуществляется за счет упругих соударений молекул, газ подчиняется уравнению состояния идеального газа pv = RT.

Долгое время считалось, что реальные газы подчиняются закону Бойля (1662), однако в конце XVIII в. Мартин Ван-Марум, изучавший аммиак, установил, что NH3 не следует закону Бойля и может быть при определенных условиях переведен в жидкое состояние. С этого времени начинается систематическое изучение свойств газов.

ОПЫТ ЭНДРЮСА

Опыты Томаса Эндрюса с углекислотой (С02), которые он проводил в 1857—1869 гг., показали, что газ может быть переведен в жидкую фазу в изотермическом процессе сжатия в случае, если давление газа ниже критического, при котором пропадает различие между жидкостью и газом в равновесном состоянии, т.е. уж = vr = vKp. При критическом давлении удельная теплота парообразования равна нулю, так как из уравнения Клапейрона — Клаузиуса следует

Суть опыта заключалась в следующем. Прозрачный цилиндр, заполненный С02 и закрытый поршнем, помещался в проточную жидкость, в которой поддерживалась заданная температура. Перемещение поршня при сжатии осуществлялось очень медленно, чтобы сделать процесс изотермическим. В результате опытов было обнаружено, что на участке а-b при tx поведение изотермы близко к pv = const, а газ оставался прозрачным (рис. 9.1). В точке b наблюдался излом кривой. Далее, на участке b-с изотерма совпадала с изобарой, а в газе появлялась жидкая фаза. В точке с полностью исчезала газообразная фаза. При дальнейшем сжатии изотерма приближалась к изохоре.

Выполнив опыты при температурах tv..tn и соединив точки, где изотермы имели излом (в точке «к» — перегиб), Эндрюс получил кривые, отделяющие однофазные области от двухфазной (нижнюю с-к и верхнюю к-Ь бинодали, см. рис. 9.1). Опыты показали, что для С02 критические температура и давление равны соответственно /кр = 31 °Си/?кр = 7,4 МПа.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >