Внутренняя энергия реального газа. Внутренняя энергия реального газа будет состоять из кинетической энергии молекул - внутренней энергии идеального газа

Внутренняя энергия реального газа будет состоять из кинетической энергии молекул - внутренней энергии идеального газа , которая для 1 моля равна , и потенциальной энергии взаимодействия между молекулами так что:

При расширении газа силы молекулярного давления совер­шают работу, равную изменению потенциальной энергии:

, откуда и

При , поэтому , а

(11.5)

Наличие потенциальной энергии взаимодействия между моле­кулами у реального, газа приводит к изменению его температуры при адиабатическом расширении эффект Джоуля-Томпсона.

Например, если осуществить адиабатное расширение реально­го газа без совершения внешней работы (расширение в вакуум), то на оснований первого закона термодинамики при или ,

откуда:

,

т.к. при расширении , то - реальный газ при атом охлаждается.

В процессе Джоуля-Томпсона осуществлялось расширение газа без теплообмена при постоянных давлениях. Для этого газ пропускался через пористую перегородку, чем обеспечивалась медленность процесса. При этой было установлено, что знак зависит от природы газа, его начальной температуры , плотности.

Если температура газа понижается, , то эффект счи­тается положительный, если - эффект отрицательный.

Знак эффекта зависит от относительной роли поправок и в уравнении Ван-дер-Ваальса. При высоких температурах эффект отрицательный, при низких - положительный. Температура, при которой эффект Джоуля-Томпсона меняет знак, называется температурой (точкой) инверсии. Выше этой температуре эффект всегда отрицательный. Так, для гелия точка инверсии - 40, водо­рода - 200, кислорода - 1063, углекислого газа - 2073 К и т.п.

Охлаждение газов в процессе Джоуля-Томпсона может быть значительным. Так, воздух при расширении от 200 до 1 атм охлаждается на 40 К. Поэтому положительный эффект Джоуля-Томпсона используется для снижения газов.

Дата добавления: 2014-01-06; Просмотров: 449; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!