Термодинамические параметры состояния. Свойства реальных газов

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Термодинамические параметры состояния

Величины, которые характеризуют физическое состояние тела называются термодинамическими параметрами состояния.

Такими параметрами являются удельный объем, абсолютное давление, абсолютная температура, внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, концентрация, теплоемкость и т.д.

При отсутствии внешних силовых полей (гравитационного, электромагнитного и др.) термодинамическое состояние однофазного тела можно однозначно определить 3-мя параметрами - уд. объемом (х), температурой (Т), давлением (Р).

Удельный объем - величина, определяемая отношением объема вещества к его массе.

термодинамический давление реальный газ

х= V / m , [м3/кг] ,

Плотность вещества-величина, определяемая отношением массы к объему вещества.

с= m / V , [кг/м3] ,

х= 1 / с; с= 1 / х; х* с= 1 .

Давление - с точки зрения молекулярно - кинетической теории есть средний результат ударов молекул газа, находящихся в непрерывном хаотическом движении, о стенку сосуда, в котором заключен газ.

Р= F / S ; [Па] = [Н/м2]

Внесистемные единицы давления:

1 кгс/м2= 9,81 Па= 1 мм.водн.ст.

1 ат. (техн.атмосфера) = 1 кгс/см2= 98,1 кПа.

1 атм. (физическая атмосфера) = 101,325 кПа= 760 мм.рт.ст.

1 ат. = 0,968 атм.

1 мм.рт.ст. = 133,32 Па.

1 бар= 0,1 МПа= 100 кПа= 105Па.

Различают избыточное и абсолютное давление.

Избыточное давление (Ри) - разность между давлением жидкости или газа и давлением окружающей среды.

Абсолютное давление (Р) - давление отсчитываемое от абсолютного нуля давления или от абсолютного вакуума. Это давление является т/д параметром состояния.

Абсолютное давление определяется:

1). При давлении сосуда больше атмосферного:

Р= Ри+ Ро;

2). При давлении сосуда меньше атмосферного:

Р= Ро+ Рв;

Где Р о-атмосферное давление;

Рв-давление вакуума.

Температура - характеризует степень нагретости тел , представляет собой меру средней кинетической энергии поступательного движения его молекул.

Чем больше средняя скорость движения, тем выше температура тела.

За т/д параметр состояния системы принимают термодинамическую температуру (Т), т.е. абсолютную температуру. Она всегда положительна , при температуре абсолютного нуля (Т=0) тепловые движения прекращаются и эта температура является началом отсчета абсолютной температуры.

2. Свойства реальных газов

Реальные газы отличаются от идеальных газов тем, что молекулы этих газов имеют объемы и связаны между собой силами взаимодействия, которые уменьшаются с увеличением расстояния между молекулами.

При практических расчетах различных свойств реальных газов наряду с уравнением состояния применяется отношение P·н/(R·T)=c, которое называется коэффициентом сжимаемости.

Так как для идеальных газов при любых условиях P·н= R·T, то для этих газов с = 1.

Тогда величина коэффициента сжимаемости выражает отклонение свойств реального газа от свойств идеального. Величина с для реальных газов в зависимости от давления и температуры может принимать значения больше или меньше единицы и только при малых давлениях и высоких температурах она практически равна единице. Тогда реальные газы можно рассматривать как идеальные.

В связи с отличием свойств реального газа от свойств идеального газа нужно иметь новые уравнения состояния, которые связывали бы значения P, х, T и давали бы возможность рассчитывать некоторые свойства газов для разных условий.

Были предложены многочисленное число различных уравнений состояния реальных газов, но ни одно из них не решает проблему для общего случая. Развитие кинетической теории газов, позволило установит точное уравнение состояния реальных газов в виде:

P·н= R·[1 -Ун/(н+ 1)·Bн/ нн].

Bн - вириальные коэффициенты, выражаются через потенциальные энергию взаимодействия молекул данного газа и температуру Т. Однако это уравнение в общем виде не может быть использовано для непосредственных расчетов реальных газов. Для отдельных частных случаев получены расчетные уравнения того или иного реального газа. Из-за сложности вычисления вириальных коэффициентов обычно ограничиваются расчетом первых двух коэффициентов.

Тогда расчетное уравнение имеет вид:

P·н= R·(1 -А/н-B/ н2),

где А и В - первый и второй вириальные коэффициенты, являющиеся функцией только температуры.

При расчете свойств многих реальных газов уравнения такого типа получили большое распространение.

Список использованной литературы

1. Савельев «Курс общей физики». Учебное пособие для ВТузов. Молекулярная физика. Первый том.

2. И. И. Новиков «Термодинамика» 1984.

3. Т.И. Трофимова «Курс общей физики». Молекулярная физика. Лекции.

4. К.В. Глаголев «Физическая термодинамика». Том второй.

5. А.Н. Морозов. МГТУ им. Н.Б.Баумана. 2002г.

6. В.В. Еремин, С.И. Каргов, Н.Е. Кузьменко «Реальные газы» 1998

7. Р. Кубо «Термодинамика» 1989.

Размещено на Allbest.ru