Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
1CGazyrzeczywiste
➤Dlaczegonależysięzapoznać
ztymmateriałem?
Właściwościgazówrzeczywistychróżniąsięodwłaś-
ciwościgazudoskonałego.Ponadtoodchyleniaod
zachowaniagazudoskonałegowskazująnanaturę
oddziaływańmiędzycząsteczkowych.
➤Jakajestmyślprzewodnia?
Przyciąganieiodpychaniemiędzycząsteczkamigazu
sąprzyczynązmianprzebieguizotermgazóworaz
występowaniawarunkówkrytycznych.
➤Cojużnależywiedzieć?
Tenpodrozdziałrozbudowujeiposzerzaomówienie
gazówdoskonałychprzedstawionewpodrozdziale1A.
Najważniejsząoperacjąmatematycznązastosowaną
tutajjestróżniczkowanie,służącem.in.dookreślenia
punktuprzegięciakrzywej(Niezbędnikchemika5).
Gazyrzeczywisteniespełniajądokładnierównaniasta-
nugazudoskonałego,pozaprzypadkiemgranicznym,gdy
p→0.Odchyleniaodtegorównaniasąszczególnieduże
podwysokimciśnieniemiwniskiejtemperaturze,zwłasz-
czagdytemperaturagazujestbliskatemperaturyskraplania.
1C.1Odchyleniaodzachowania
gazudoskonałego
Gazyrzeczywistewykazująodchyleniaodrównaniastanu
gazudoskonałego,ponieważichcząsteczkioddziałująze
sobą.Siłyodpychającemiędzynimisprzyjająrozprężaniu,
natomiastprzyciągające—sprężaniugazu.
Siłyodpychającemiędzycząsteczkamisąznaczącejedy-
niewówczas,gdycząsteczkiprawiesięstykają.Sąoneod
-
działywaniamibliskiegozasięgu,nawetwskaliwyznaczanej
przezśrednicecząsteczek(rys.1C.1).Wynikastąd,żeod-
pychaniestajesięistotnejedyniewtedy,gdyśrednieodleg-
łościmiędzycząsteczkamisąbardzomałe,jaktomamiej-
scepodwysokimciśnieniem,kiedydużaliczbacząsteczek
zajmujemałąobjętość.Zdrugiejstronymiędzycząsteczko-
wesiłyprzyciągającemająwzględniewiększyzasięgdzia-
łaniaidziałająefektywnienaodległośćdokilkuśrednic
energiapotencjalna,E
p
0
0
dominujeodpychanie
odległośćmiędzycząsteczkami
dominujeprzyciąganie
Rys.1C.1Zależnośćenergiipotencjalnejdwóchcząsteczek
odichwzajemnejodległości.Dużadodatniaenergia
potencjalna(dlabardzomałychodległości)wskazuje,
żeoddziaływaniemiędzynimijestsilnieodpychająceprzy
tychodległościach.Wobszarzepośrednimdominująsiły
przyciągania.Dladużychodległości(postronieprawej)
energiapotencjalnawynosizeroibrakjestoddziaływań
międzycząsteczkami.
cząsteczkowych.Odgrywająonerolęjużwtedy,gdycząs-
teczkiznajdująsiębliskosiebie,leczniekonieczniesięstykają
(wodległościpośredniej,rys.1C.1),azanikają,gdycząs-
teczkisązdalaodsiebie(prawastronanarys.1C.1).Siły
międzycząsteczkowenabierajątakżeznaczeniawniskiej
temperaturze,gdycząsteczkiporuszająsięztakmałymi
średnimiprędkościami,iżmogąsięłączyć.
Konsekwencjątychoddziaływańsąodpowiedniekształty
uzyskanychdoświadczalnieizoterm(rys.1C.2).Podniskim
ciśnieniem,gdygazzajmujedużąobjętość,cząsteczkiprzez
większośćczasusąnatyledalekoodsiebie,żesiłymiędzy
niminieodgrywająznaczącejroli,dlategogazzachowujesię
jakgazdoskonały.Podumiarkowanymciśnieniemodleg-
łościmiędzycząsteczkowesąrzędukilkuśredniccząstecz-
kowychisiłyprzyciąganiadominująnadodpychającymi.
Wtakimprzypadkunależysięspodziewać,żegazbędzie
bardziejściśliwyodgazudoskonałego,gdyżsiłytepowodu-
jązbliżaniecząsteczekdosiebie.Natomiastpodciśnieniem
wysokim,gdycząsteczkiznajdująsiębardzobliskosiebie,
przeważaćzaczynająsiłyodpychająceinależyoczekiwać,
żegazbędziemniejściśliwy,ponieważsiłyteutrzymują
cząsteczkizdalaodsiebie.
Rozważmy,cosięstanie,gdypróbkagazu,będącapocząt-
kowowstanieAoznaczonymnarys.1C.2b,zostaniesprę-
żona(nastąpizmniejszeniejejobjętości)przezruchtłoka
wstałejtemperaturze.BliskostanuAciśnieniegazuwzrasta
