Реальний газ - це ... Що таке реальний газ?

реальний газотлічается від ідеального газу існуванням взаємодії між його частинками (молекулами, атомами). При малих щільності наявність міжмолекулярної взаємодії враховується віриалів рівнянням стану реального газу: pV = RT [1 + В ( T ) / v + З ( T ) / v 2 + ...], де р - тиск, v - молярний обсяг, T - абсолютна температура, R - газова постійна, В ( T ), З ( т ) і т. д. - віриалів коефіцієнти, які залежать від температури і характеризують парні, потрійні і т. д. взаємодії частинок в газі. Існують і інші напівемпіричні і теоретичні рівняння стану реального газу, наприклад Ван дер Ваальса рівняння. * * * РЕАЛЬНИЙ ГАЗРЕАЛЬНИЙ ГАЗ, газ ( см. ГАЗ (стан речовини)), властивості якого істотно залежать від взаємодії молекул (див. Міжмолекулярна взаємодія ( см. міжмолекулярної взаємодії)).

В звичайних умовах, коли середня потенційна енергія взаємодії молекул багато менше їх середньої кінетичної енергії, властивості реальних газів незначно відрізняються від властивостей ідеального газу ( см. ІДЕАЛЬНИЙ ГАЗ) і до реальних газів застосовні закони, встановлені для ідеального газу. Відмінність властивостей реального газу від властивостей ідеального стає особливо значним при високому тиску і низьких температурах, коли починають проявлятися квантові ефекти.

В моделі ідеального газу не враховується власний обсяг молекул і сили міжмолекулярної взаємодії. Ретельна експериментальна перевірка газових законів (закон Бойля -Маріотта ( см. Бойл-Маріотта ЗАКОН), закон Шарля ( см. ШАРЛЯ ЗАКОН), закон Гей-Люссака ( см. Гей-Люссак зАКОНИ)) сучасними методами показала, що ці закони досить точно описують поведінку реальних газів при невеликих тисках і високих температурах. За інших умов спостерігаються значні відступу від цих законів. Причина полягає в тому, що, по-перше, при дуже сильному стисненні газів обсяг незайнятого молекулами простору стає порівняємо з об'ємом, займаним самими молекулами; а по-друге, при низьких температурах стає помітним взаємодія між молекулами. Тому для опису поведінки газу при досить великій щільності (високому тиску) рівняння стану ідеального газу не придатні. Наявність сил міжмолекулярної взаємодії, а саме сил відштовхування, що діють на малих відстанях порядку розмірів молекул, і сил тяжіння, призводить до складної залежності енергії потенційної взаємодії молекул від відстані.

Для опису термодинамічних властивостей реальних газів використовуються різні рівняння стану ( см. Рівняння СТАНУ). При малих щільності наявність міжмолекулярної взаємодії ( см. міжмолекулярної взаємодії) враховується віриалів рівнянням стану реального газу:

pV = RT [1 + B (T) / v + C (T) / v 2 + ...],

де p - тиск, v - молярний об'єм, т - абсолютна температура, R - газова постійна, В (т), С (т) і т. д. - віриалів коефіцієнти, які залежать від температури і характеризують парні, потрійні і т.д. взаємодії частинок в газі. Якісно чітко визначає основні відмінності реального газу від ідеального рівняння Ван-дер-Ваальса ( см. ВАН-дер-Ваальса РІВНЯННЯ), що враховує існування сил тяжіння між молекулами, дія яких призводить до зменшення тиску газу, і сил відштовхування , що перешкоджають безмежного стиску газу.

Крім рівняння Ван-дер-Ваальса було запропоновано багато інших емпіричних рівнянь стану реальних газів. Деякі з них дають кращу згоду з досвідом за рахунок великого числа входять в них феноменологических постійних. Однак при якісному дослідженні поведінки реальних газів використання рівняння Ван-дер-Ваальса більш зручно, завдяки його простоті і зрозумілому фізичним змістом.

Однією з основних характеристик реальних газів є розміри молекул. У реальних газах їх називають газокінетичний радіусами, і їх розмір пов'язаний з характерними відстанями, на яких проявляються сили міжатомних і міжмолекулярних взаємодій.

В реальних газах виникають неоднорідності полів тиску і температури, а також макроскопічні потоки, які призводять до перенесення маси - дифузії. Для реальних газів характерна теплопровідність і в'язкість. Головна особливість кінетичних процесів переносу в реальних газах (на відміну від рідин і твердих тіл) - наявність механізму зіткнення молекул. Тому основною характеристикою цих процесів в газах є довжина вільного пробігу.

Внутрішня енергія реального газу залежить від обсягу V, тобто від відстані між молекулами, так як потенційна енергія молекул визначається їх взаємним розташуванням.

Існування міжмолекулярної взаємодії в тій чи іншій мірі позначається на всіх властивостях реальних газів.

Енциклопедичний словник. 2009.