ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Опыт Эндрюса. Критическая точка. Уравнение Ван-дер-Ваальса из "Техническая термодинамика Изд.3 " При уменьшении давления, действующего на жидкость, вещество пройдет те же самые состояния в обратном порядке оно расширится до точки кипения, произойдет испарение, а затем получившийся пар будет расширяться до атмосферного давления. [c.173] Поскольку при сжатии от атмосферного давления до 10 ООО кПа при Г=20° С удельный объем углекислоты изменяется примерно в 470 раз, то для сокращения размеров графика на рис. 6-10 удельный объем v по оси абсцисс отложен в логарифмическом масштабе. [c.173] Из этого примера видно, что сжатая при температуре около 20° С углекислота в баллонах (давление в баллоне около 6000 кПа) находится в жидком состоянии. [c.174] Вместе с тем давно уже было известно, что большое число газов не удается превратить в жидкость путем простого сжатия при комнатной температуре — при повышении давления величина удельного объема этих газов уменьшалась монотонно, без характерного горизонтального участка в р, v-диаграмме 2-3 на рис, 6-10). Причина этого явления в течение долгого времени оставалась неясной. [c.174] В этой связи следует подчеркнуть, что до 1869 г. жидкости и их пары считались столь же суш ествепно различными фазами, как, например, твердое тело и жидкость. Эта точка зрения претерпела существенные изменения после известных опытов, выполненных английским физиком Т. Эндрюсом в 1857—1869 гг. [c.174] Проведя эксперименты по изучению р, v. Г-зависимости углекислоты и измеряя зависимость у от р на разных изотермах, Эндрюс установил, что чем выше температура, при которой измеряется зависимость у от р, тем меньше разница между удельными объемами газообразной и жидкой фаз с повышением температуры величина удельного объема сухого насыщенного пара v быстро уменьшается, а величина удельного объема насыщенной жидкости, т. е. жидкости, имеющей температуру кипения, v увеличивается. Следовательно, чем выше температура на изотерме, тем меньше величина разности v —v ) иными словами, с повышением температуры уменьшается разница между плотностями жидкой и газовой фаз. [c.174] Характер зависимости у от р по изотермам схематически изображен на рис. 6-11. Здесь пунктиром соединены точки начала и конца процесса фазового перехода (т. е. значения v и v на разных изотермах — так называемая пограничная кривая). Как видно из этого рисунка, с повышением температуры (и, следовательно, с повышением давления насыщения ) длина горизонтального участка изотермы между точками v и v уменьшается. [c.174] Как показали дальнейшие исследования, с повышением температуры (давления) насыщения уменьшается и величина теплоты парообразования г. [c.174] Процесс уменьшения разности v —v ) с повышением температуры продолжается до тех пор, пока, наконец, при некоторой температуре (обозначим ее Г р) эта разность не станет равной нулю. Следовательно, в этом состоянии исчезает различие плотностей между жидкой и газовой фазами, т. е. с повышением давления на изотерме 7 р= onst и на изотермах, соответствующих более высоким температурам, удельный объем вещества будет монотонно уменьшаться без скачкообразного изменения от v до v, характерного для фазового перехода. [c.174] Точка на линии насыщения, в которой исчезает различие между жидкой и газовой фазами, называется критической точкой. Давление и температура, которые имеет вещество в критической точке, называются критическим давлением (р р) и критической температурой (Т ). Состояние вещества при р=Ркр и 7 =7 jp называется критическим состоянием. [c.174] Ряд специфических термодинамических особенностей, присущих критической точке, будет более подробно рассмотрен в 6-6. [c.175] Критические параметры для различных веществ различны для некоторых веществ значения критических параметров приведены в табл. 6-8. [c.175] Изотермы Т (сверхкритические изотермы) в р, у-диаграмме не имеют горизонтальной касательной — на этих изотермах всюду (др1ди)т 0 характерной особенностью изотерм, близких к критической, является наличие у них перегиба, постепенно исчезающего по мере перехода к изотермам более высоких температур. [c.175] Из сказанного выше следует, что при сверхкритических температурах газ не может быть ожижен путем изотермического сжатия. [c.175] Таким образом, в опытах Эндрюса была установлена непрерывность газообразного и жидкого состояний вещества. [c.175] были рассмотрены p,v-, и, Т-ж р, Г-диаграммы идеального газа, подчиняющегося уравнению Клапейрона. Как видно из рис. 6-11 — 6-13, диаграммы состояния реального вещества в газообразной и жидкой фазах сильно отличаются от диаграмм состояния идеального газа. Это определяется различием физической природы реального и идеального газов если в идеальном газе, как отмечено на стр. 12, молекулы считаются невзаимодействующими и не имеющими собственного объема, то в реальном веществе молекулы обладают собственным объемом и испытывают взаимодействие. [c.176] Уравнение Ван-дер-Ваальса отличается от уравнения Клапейрона тем, что, во-первых, вместо величины р в нем фигурируют сумма р и величины о/у во-вторых, вместо удельного объема v здесь стоит разность v—Ъ). [c.177] Согласно уравнению Клапейрона, прир - со и при постоянной температуре удельный объем идеального газа стремится к нулю. Из уравнения Ван-дер-Ваальса следует, что при р оо v- b. Следовательно, величину Ь можно интерпретировать как объем, занимаемый собственно молекулами. Величина Ь считается постоянной, не зависящей от внешнего давления, а изменяющаяся часть удельного объема равна и—Ь). [c.177] Вернуться к основной статье