Реальный газ, основные понятия и формулы

Реальный газ, основные понятия и формулы

Реальный газ. Пар

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

Реальный газ – это такой газ, который не является идеальным газом.

Описание идеального и реального газа

Идеальный газ – математическая модель газа, которая описывается уравнением состояния идеального газа Клапейрона — Менделеева. Данное уравнение имеет вид:

Реальный газ, основные понятия и формулы

Уравнение состояния идеального газа Клапейрона — Менделеева

Здесь

  • P – давление
  • VM — молярный объем
  • R – универсальная газовая постоянная, которая равна 8,3144598(48)
  • T – абсолютная температура
Читайте также:  Золото и его характеристики

Иначе данную формулу можно записать в следующем виде:

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

Реальный газ, основные понятия и формулы

Уравнение состояния идеального газа Клапейрона — Менделеева

Где m – масса, M – молярная масса, а V — объем

В отличие от идеального газа, молекулы реального газа взаимодействуют между собой, а также занимают определенный объем. По этой причине реальный газ описывается так называемым обобщенным уравнением Менделеева — Клапейрона:

Читайте также:  Формула пропана в химии

Реальный газ, основные понятия и формулы

Обобщенное уравнение Менделеева — Клапейрона

Как видно – здесь возникает Zr – коэффициент сжимаемости газа, который зависит от температуры и давления. Именно данный коэффициент определяет отклонение термодинамических свойств реальных газов от свойств идеальных.

Реальный газ, основные понятия и формулы

Z – коэффициент сжимаемости газа

Здесь V – молярный объем. Для идеального газа коэффициент сжимаемости газа равен единице.

Свойства реального газа заметно различны со свойствами идеального в случае, когда температура газа достигает критической точки, либо имеют место высокое давление или низкие температуры. Данные различия имеют большое значение в точных расчетах, например, в гиперзвуковой аэродинамике.

Источник: https://SpaceGid.com/realnyiy-gaz.html

Разница между идеальным и реальным газом

Исследователи выделяют модели газа идеального и реального. В чем их специфика?

  • Содержание статьи
  • В науке распространена трактовка понятия «идеальный газ», соответствующая гипотетическому веществу (не существующему в реальности), свойства которого могут быть описаны посредством уравнения Клапейрона — Менделеева.
  • Под идеальным газом понимается математическая модель соответствующего вещества, которая характеризуется:
  • возможностью пренебрежения потенциальной энергией, образующейся в процессе взаимодействия частиц газа — в сравнении с уровнем кинетической энергии данных частиц;
  • крайне малым общим объемом составляющих газ частиц;
  • очень малым присутствием или же отсутствием дистанционных сил притяжения частиц либо отталкивания их;
  • очень малым временем взаимодействия частиц друг с другом.

Что представляет собой реальный газ?

Под реальным газом, в свою очередь, понимается вещество, которое не может быть описано уравнением Клапейрона — Менделеева. Так, молекулы, присутствующие в нем, взаимодействуют друг с другом, формируют некоторый объем.

Реальный газ, основные понятия и формулы

Нужно отметить, что во многих случаях характеристики потенциальной энергии, формирующейся в ходе взаимодействия молекул реального газа, существенно ниже кинетической энергии.

Вследствие чего соответствующие газы по своим свойствам приближаются к тем, что характеризуют идеальный газ.

Заметные различия между рассматриваемыми веществами начинают появляться, как правило, при повышении давления и снижении температуры.

Сравнение

Главное отличие идеального газа от реального заключается в том, что в модели первого вещества практически не учитывается объем молекул, а также энергия их взаимодействия. В реальном газе соответствующие показатели учитываются. Вместе с тем при невысоком давлении и большой температуре реальный газ по своим свойствам близок к идеальному.

Определив, в чем разница между идеальным и реальным газом, зафиксируем выводы в таблице.

Таблица

Идеальный газ Реальный газ
Что общего между ними?
При определенных условиях реальный газ может быть приближен по свойствам к идеальному
В чем разница между ними?
Модель описания вещества не учитывает объем его молекул, а также энергию их взаимодействия друг с другом Модель описания вещества учитывает объем его молекул и силу их взаимодействия

Источник: https://TheDifference.ru/chem-otlichaetsya-idealnyj-gaz-ot-realnogo/

Реальный газ, основные понятия и формулы

Уравнение Менделеева-Клапейрона описывает параметры состояния разреженных газов (находящихся при не слишком больших давлениях и при достаточно высоких температурах). При обычных условиях (т.е. при комнатной температуре и атмосферном давлении) это уравнение применимо ко многим газам (например, таким как азот и кислород).

Наиболее близки по своим свойствам к идеальному газу гелий и водород. При низких температурах и высоких давлениях поведение газа начинает существенно отличаться от поведения идеального газа.

С повышением плотности газа процессы столкновений играют все большую роль, поэтому размерами молекул и их взаимодействием пренебрегать уже нельзя.

Взаимодействие между молекулами реального газа носит сложный характер, поэтому получить уравнение состояния, которое бы количественно правильно описывало поведение реального газа во всей области возможных изменений его температуры и плотности, не представляется возможным. Можно, однако, записать приближенное уравнение, которое учитывает основные качественные особенности взаимодействия молекул.

Уравнение Ван-дер-Ваальса

Поправка учитывает быстро возрастающие на малых расстояниях силы отталкивания: молекулы как бы занимают определенный объем, меньше которого газ не может быть сжат. Таким образом, поправка к объему характеризует ту часть объема, которая недоступна для движения молекул и равна нескольким суммарным объемам всех молекул, содержащихся в газе.

Поправку

называют внутренним молекулярным давлением. Эта поправка учитывает притяжение молекул, следствием которого является уменьшение давления газа. Молекулы идеального газа, сталкиваясь со стенками сосуда, оказывают на него давление.

При учете притяжения на каждую подлетевшую к стенке молекулу действует сила, «отталкивающая» ее от стенки обратно в объем – сила притяжения молекул объема.

Это притяжение молекул со стороны объема ослабляет силу удара молекул о стенку, при этом давление на стенку уменьшается на величину .

Значенияпостоянных Ван-дер-Ваальса a и b зависят от природы газа, но не зависят от температуры, Константа (параметр) a характеризует взаимодействие между молекулами на больших расстояниях – дальнодействие сил, параметр b характеризует взаимодействии на малых расстояниях – близкодействие сил взаимодействия.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Источник: http://ru.solverbook.com/spravochnik/molekulyarnaya-fizika-i-termodinamika/realnyj-gaz/

ПОИСК

    Количество вещества. Любое вещество состоит из определенных структурнь[х единиц. Например, поваренная соль,.хлорид натрия, состоит из условных молекул кристаллического веи ес гва Na l, газ метан — из отдельных молекул СН4. Такие структурные единицы принято называть формульными единицами и обозначать как ФЕ.

Формульные единицы — это реально существующие частицы, представляющие собой электроны, атомы, молекулы, ионы, условные молекулы кристаллических веществ и полимеров и др. Для характеристики числа чгигтиц вводится понятие количества вещества. Количество вещества В [c.

21]     Из самого определения понятия летучести следует, что эта функция не может быть вычислена без помощи экспериментальных данных. Рассмотрим один из возможных способов определения летучести.

Чтобы воспользоваться им, необходимо опытным путем найти изотермическую зависимость между Р и V интересующего нас газа при заданной температуре. По результатам наблюдения строят график (рис. 24, кривая /). По уравнению PV — RT строят изотерму идеального газа для той же температуры (кривая И).

Изотерма // непременно ляжет правее изотермы I, ибо объем реального газа меньше объема идеального газа при той же температуре вследствие межмоле-кулярныХ сил притяжения, действующих в реальном газе. На рис. 24 отмечено давление Р, при котором должна быть [c.

145]

    В общем случае, когда парциальные давления не равны единице, для определения вероятности реакции необходимо пользоваться более общим уравнением (10). Полученные выражения (10) и (11) действительны только для идеальных газов. Для реальных газов вводятся понятия летучесть и активность , употребляемые вместо парциальных давлений. [c.23]

    Таким образом, летучесть / — величина, не имеющая определенного физического смысла. Будучи подставленной в уравнение, выведенное для идеального газа, летучесть делает его пригодным и для реального газа. Иногда летучесть называют исправленным давлением, однако этот термин, отражая формально прием, не передает вполне реального содержания понятия. [c.159]

    Изложенные выше понятия и определения, связанные с равновесной термодинамической гибкостью, относятся к полимерным цепям, кон-формационные свойства которых определяются только взаимодействиями ближнего порядка.

В реальных цепях в растворе (даже при бесконечном разбавлении) существуют объемные взаимодействия между удаленными по цепи, но случайно сблизившимися в пространстве звеньями одной и той же цепочки.

Эти взаимодействия, подобные взаимодействиям частиц в реальном газе, включают  [c.23]

    Ранее мы убедились в удобстве использования концепции идеального газа, теперь используем аналогичное понятие по отношению к растворам, а именно понятие идеальный раствор .

Так же как реальные газы при определенных температурах и давлениях приближаются к идеальному газу, реальные растворы при определенных условиях разбавления приближаются к идеальному раствору. Идеальным называется газ, молекулы которого имеют пренебрежимо малый объем и не взаимодействуют друг с другом.

Очевидно, что для определения идеального раствора эти критерии использовать нельзя, так как молекулы жидкости должны обладать ощутимым относительным объемом и притягивать друг друга, для того чтобы жидкость существовала.

Идеальным является такой раствор, в котором свойства, присущие растворителю и растворенному веществу, не меняются из-за присутствия новых соседей, если не считать возможных изменений этих свойств при разбавлении. Никаких новых сил при этом не возникает, и никакие старые силы не исчезают.

Стремление к улетучиванию для молекул растворителя (так же как и растворенного вещества, если оно обладает летучестью) уменьшается только в той мере, в которой наличие молекул другого компонента пространственно затрудняет или вообще делает невозможным уход молекул растворителя из раствора.

В случае идеальных растворов такие свойства, как объем, являются аддитивными, а температура при смешивании не изменяется. Таким образом, если наш раствор состоит из двух компонентов Л и В, то силы взаимодействия между всеми молекулами будут такими же, как и силы взаимодействия между А VI А, В м В или Л и В. [c.129]

    Для изучения процесса переноса энергии излучения используется понятие вектора плотности потока излучения (см. 16.2). Задача о теплообмене излучением считается решенной, если для заданной системы, заполненной излучающей, поглощающей и рассеивающей средой, найдено поле вектора Цд. Если поглощательная способность среды не зависит от частоты V, то такая среда называется серой. На практике чаще встречаются случаи теплообмена излучением, когда излучающую среду серой считать нельзя. В первую очередь это относится к излучению газообразных продуктов сгорания (см. 18.1). Для определения спектральных характеристик излучения реальных газов и твердых частиц применяются различные модели [3, 4, 29, 42]. [c.485]

    Система, не обменивающаяся энергией с окружающей средой, называется изолированной системой.

Понятие изолированной системы имеет предельный характер и является такой же удобной рабочей гипотезой, как понятия совершенного газа или идеального раствора, способствующие установлению закономерностей поведения реальных газов и растворов.

Удобнее всего представлять изолированную от воздействия окружающей среды систему, как находящуюся в бесконечном отдалении от источника воздействия или же как отделенную от него оболочкой, обладающей бесконечно большим сопротивлением ко всякого рода внешним воздействиям.

Читайте также:  Теорема о базисном миноре матрицы

Конечно, в реальных условиях невозможно абсолютно уничтожить взаимодействие системы с окружающей средой, однако в каждом конкретном случае можно сделать его пренебрежимо малым. Это и имеется в виду в определении изолированной системы. [c.9]

    При этом будут рассмотрены лишь те вопросы, которые имеют отношение к теории горения. В 2 будут сформулированы общие законы термодинамики, в 3 изложены основные положения статистической механики идеальных газов.

В 4 устанавливаются условия химического равновесия при фазовых переходах и химических реакциях в газах (реальных и идеальных) и в конденсированных фазах (реальных и идеальных). В этом же параграфе указаны методы расчета состава равновесных смесей.

В 5 вводится понятие о теплоте реакции и описаны методы определения этой величины, а также обсуждается расчет адиабатической температуры пламени.

В последнем параграфе ( 6), посвященном конденсированным системам, выводится правило фаз и обсуждаются зависимости давления пара и точки кипения от концентрации, также осмотическое давление и другие вопросы, [c.434]

    Практическое применение термодинамических уравнений для расчета фазовых, химических равновесных состояний смесей реальных веществ связано со сложностью определения введенных Льюисом (1901 г.

) понятий летучести и активности веществ и вытекающих из этих понятий, коэффициентов летучестей и активностей, которые позволили сохранить простоту термодинамических уравнений, полученных на основе, гиперболической модели идеального газа, но перенесли основную трудность на определение этих коэффициентов. [c.92]

    Значение т) для поршневых компрессоров находится в пределах 0,80— 0,95, что свидетельствует о значительных затратах мощности на механическое трение и привод вспомогательных механизмов. Выше (см. 3, гл.

9) было указано, что для определения совершенства процесса сжатия газов, протекающего в компрессоре, введено понятие изотермного и адиабатного к. п. д., под которым подразумевается отношение мощности идеального компрессора (работающего по изотермному или адиабатному циклу) к мощности реального компрессора.

В этом случае при п < к (для охлаждаемых компрессоров) изотермный к. п. д. [c.217]

    Основные понятия и принципы реологии. Установление связи между напряженным состоянием среды и характеристиками деформации (например, величиной и скоростью деформации) при течении неньютоновских жидкостей является задачей реологии.

Реология — наука о деформации и текучести вещества [31, 32] — изучает механические свойства газов, жидкостей, пластмасс, асфальтов и кристаллических материалов. Следовательно, реология включает механику ньютоновских жидкостей на одном конце спектра изучаемых вопросов и теорию упругости на другом.

Связь между напряженным состоянием среды и характеристиками ее деформации математически формулируется реологическим уравнением состояния среды, представляющим собой математическую модель реальных механических свойств среды и вместе с тем реологическую модель среды.

В построении простых реологических моделей значительную роль играет эксперимент. Обобщение его результатов связано с выполнением определенных [c.110]

    Другая важная для практики задача — определение теплофизических и кинетических характеристик теплозащитных материалов, разрушающихся при взаимодействии с высокотемпературным потоком газа.

Однако теплофизические измерения, базирующиеся ла классических подходах, для многих материалов могут быть проведены при температурах, существенно меньших тех, которые реализуются в реальных условиях.

Это, в частности, связано с тем, что композиционные материалы содержат компоненты, разлагающиеся при нагреве с вьщелением газообразных продуктов.

Кроме того, исследование ТФХ традиционными методами в специальных печах не соответствует действительным условиям нагрева и разрушения ТЗМ и по ряду других причин (удаление продуктов коксования, масштабные эффекты, временные факторы и темпы нагрева).

Исключить указанное несоответствие можно, используя понятие «эффективных теплофизических характеристик и осуществляя нагрев образцов на специальных стендах, создающих высоко-энтальпийные газовые течения, с последующей обработкой результатов температурных измерений по методам обратных задач теплопроводности. Такие, а также близкие к ним постановки задач рассматривались в [ 9, 14-17,35,48-50,59,71,73,75,76, 78, 80,82, 93, 106, 110]. [c.27]

    Т. с. сформировалась во 2-й пол. 19 — нач. 20 вв. благодаря трудам К. Максвелла, Л. Больцмана, Дж. Гиббса, М. Планка, А. Эйнштейна и др. Ее применяют при решении мн. теор.

и прикладных проблем химии для вычисления термодинамич. св-в реальных газов, разбавл. р-ров и др. систем. Понятие статистич. суммы использ. для определения констант скорости хим.

р-ций иа основе активированного комплекса теории. [c.567]

    Понятие остаточной (Ван-дер-Ваальсовой) связи. При выводе законов для газов обычно делается допущение, что молекулы взаимодействуют друг с другом только при столкновениях. Такое допущение есть идеализация, и сами законы носят название законов идеальных газов.

К реальным газам эти законы применимы лишь в известном приближении и только в определенных условиях (не очень высокие давления и плотности газов). Но даже в этих условиях можно наблюдать отклонения поведения реальных газов от идеальных. Ван-дер-Ваальс (1873 г.

) исследовал эти отклонения и объяснил их тем, что в теории реальных газов следует учитывать взаимодействия между молекулами не только посредством столкновений. Силы такого дополнительного взаимодействия названы Ван-дер-Ваальсовыми, или остаточными силами. [c.

206]

    Шкала абсолютно температуры. Идея об абсолютном нуле температуры появилась в результате открытия закона Шарля и Гей-Люссака абсолютным нулем должна быть температура, при которой идеальный газ должен иметь объем, равный нулю при любом конечном давлении. На протягкении ряда лет (вплоть до 1848 г.

) абсолютную шкалу температур определяли как шкалу газового термометра считали, что абсолютная температура пропорциональна объему определенного количества газа при постоянном давлении.

Одпако поскольку не существует реального газа, который был бы достаточно близок к идеальному, позволяющему сконструировать точный газовый термометр, Томсон сформулировал понятие об абсолютной шкале температуры, основываясь на законах термодинамики. Именно эта шкала абсолютной температуры в настоящее время является признанной (она рассмотрена в гл.

П). Шкала водородного газового термометра весьма близка к термодинамической шкале, за исключением области очень низких температур, и поэтому такой термометр широко применяют на практике. [c.244]

    Расчетный метод состоит в использовании уравнений состояния реальных газов для определения летучести компонентов смеси в паровой и жидкой фазах и в нахождении константы равновесия как отношения летучести компонента в паровой фазе к его летучести в жидкой фазе. Понятие летучести в практику расчетов парожидкостного равновесия было введено Льюисом. Он предложил сохранить форму уравнения для химического потенциала /-го компонента шеси идеальных газов [c.277]

    Классики марксизма-ленинизма подчеркивают, что игнорирование некоторых черт действительности, т. е. создание идеальной картины, рационально и необходимо в процессе познания. Наука строится на основе рассмотрения идеальных картин (идеальных газов, идеальных растворов и т. п.) с постепенным усложнением этих картин путем учета реальных свойств объекта.

Итак, рационально считать молекулы неотличимыми. Однако при этом исчезает рассмотренная выше комбинаторика и вероятности всех состояний оказываются равными (Ц7 =1). Новая комбинаторика возникает не из-за отличимости молекул, а из-за отличимости различных частей фазового пространства.

Уже при рассмотрении третьего принципа термодинамики указывалось, что в отличие от классической механики в квантовой механике имеет месю дискретный набор состояний и энергий. Как мы убедимся далее (часть четвертая), в квантовой механике понятие частицы оказывается сложнее, чем в классической, и, в частности, понятия координаты и импульса утрачивают прежний смысл.

Точное задание координаты и импульса частицы оказывается лишенным смысла. Эти характеристики должны задаваться с некоторой неточностью. Это означает, что можно указать лишь ячейку в фазовом пространстве, в которой находится отображающая точка молекулы. В отличие от области, размеры которой неопределенны, ячейки, составляющие данную область, имеют определенный размер.

Пусть бж и брж — неточности задания координаты и импульса. Согласно законам квантовой механики бхбр = ==А, где Л — постоянная Планка (Л=6,62-10- эрг-с). Таким образом, для одномерного движения площадь ячейки равна А. Для движения атома в пространстве объем ячейки 6х убг6рх6ру6рг=ь , а для г-атомной молекулы объем ячейки равен Л .

Следовательно, размер ячейки в отличие от размера области постоянен. Мы будем выбирать области одинакового размера и будем считать, что каждая содержит ячеек. [c.144]

    Связи между материа тьными объектами многообразны бес конечны и неисчерпаемы науке неизбежны абстракции и приб лиженные модели Они полезны и целесообразны но должны использоваться в определенных границах Таковы понятия иде ального газа и идеального раствора равновесной и изолиро ванной систем обратимого процесса, широко используемые в физической химии, хотя Не всетда или лишь приближенно при годные для реальных систем [c.364]

    Специалистов по катализу часто интересует доля поверхности для серии катализаторов сходного состава (например, С0/А12О3), которая имеет заметное сродство к данному субстрату. Поэтому для ряда задач катализа можно ввести различия в понятия геометрическая и физическая емкости монослоя.

Будем называть геометрической емкостью — емкость монослоя йт, измеренную по БЭТ стандартным инертным газом, например аргоном. Физической емкостью будем называть величину для данного катализатора в ряду химически сходных катализаторов, определенную для всех членов этого ряда одним и тем же способом.

Очевидно, что физическая емкость — величина условная, имеющая смысл лишь для сопоставления некоторых физико-химических характеристик реальных адсорбентов. [c.169]

Источник: https://www.chem21.info/info/385781/

Ссылка на основную публикацию