Реални газове: отклонение от идеалността

Терминът "истински газове" сред химиците и физицитеТова се нарича газове такива свойства, което е в пряка зависимост от техните междумолекулни взаимодействия. Въпреки, че всяка специализирана директория може да се прочете, че един мол на веществата при нормални условия и в равновесно състояние заема обем от приблизително 22.41108 литра. Това твърдение е вярно само за така наречените "идеални" газове за които според Клапейрон уравнение, а не да действат сила на взаимно привличане и отблъскване на молекулите, а обемът заета от последното е пренебрежимо малка.

Разбира се, такива вещества в природата не сасъществува, следователно всички тези аргументи и изчисления имат чисто теоретична ориентация. Но истински газове, които до известна степен се отклоняват от законите на идеалността, се срещат много често. Между молекулите на такива вещества винаги има сили на взаимно привличане, от които следва, че техният обем се различава малко от идеалния извлечен модел. И всички истински газове имат различна степен на отклонение от идеалността.

Но тук можем да видим много яснотенденция: колкото повече точка на кипене на веществото е близо до нула градуса по Целзий, толкова по-силна ще бъде тази връзка от идеалния модел. Уравнението на състоянието на реалния газ, принадлежащо на холандския физик Йоханес Дидерик ван дер Ваалс, е получено от него през 1873 г. В тази формула, имаща формата (p + n²a / V²) (V - nb) = nRT, две много значимикорекции в сравнение с уравнението Clapeyron (pV = nRT), определено експериментално. Първият от тях отчита силите на молекулярно взаимодействие, повлияни не само от вида газ, но и от неговия обем, плътност и налягане. Втората корекция определя молекулната маса на веществото.

Най-важната роля тези корекциите придобиват газове под високо налягане. Например за азот със скорост 80 атм. изчисленията ще се различават от идеалността с около пет процента, а с увеличаването на налягането до четиристотин атмосфери, разликата ще достигне сто процента. От това следва, че законите на един идеален модел на газ са много приблизителни. Отклонението от тях е както количествено, така и качествено. Първият се проявява във факта, че уравнението на Clapeyron се удовлетворява много приблизително за всички реални газообразни вещества. Отдръпванията от качествен характер са много по-дълбоки.

Реалните газове могат много добре да бъдат трансформиранитечно и твърдо агрегатно състояние, което би било невъзможно с тяхното стриктно придържане към уравнението Клапейрон. Междумолекулните сили, действащи върху такива вещества, водят до образуването на различни химични съединения. Това отново е невъзможно в теоретичната идеална газова система. Така образуваните връзки се наричат ​​химически връзки или валентни връзки. В случая, когато се йонизира реалната газ, тя започва да се появява Кулон привличане сили, които определят поведението на, например, плазма, която е квази неутрални йонни видове. Това е особено вярно в светлината на факта, че днес физика на плазмата е обширна, бързо развиваща се научна дисциплина, която има изключително широко приложение в астрофизиката, теорията на радио вълните сигнали и проблемът контролирани реакции на ядрен синтез.

Химични връзки в реални газове в неговатаПриродата не се различават от молекулярните сили. Тези и други голяма степен намалява до електрически взаимодействието между атомни такси, всички от които са изградени атомна и молекулярна структура на веществото. Въпреки това, по-пълно разбиране на молекулярните и химични сили е възможно само с появата на квантовата механика.

Струва си да се признае, че не всяко състояние на материята,съвместим с уравнението на холандския физик, може да се реализира на практика. За това е необходим и термодинамичен коефициент на стабилност. Едно от важните условия за такава стабилност на веществото е, че уравнението на изотермичното налягане трябва стриктно да се придържа към тенденцията да се намали общото количество на тялото. С други думи, тъй като стойността на V се увеличава, всички изотерми на реалния газ трябва да бъдат намалявани постоянно. Междувременно, на изотермичните парцели на Ван дер Ваалс под критичната температура, се наблюдават нарастващи области. Точките, разположени в такива зони, съответстват на нестабилното състояние на веществото, което на практика не може да се осъществи.