Gaz rzeczywisty

1. Gaz rzeczywisty ?

2. 1 l azotu w warunkach normalnych, T = 273 K = const. ? 1 Atm = 1.01·105 Pa

3. gaz ciecz ciało stałe

4. Objętość gazu rzeczywistego nie może zmaleć poniżej pewnej wartości granicznej b objętość cząsteczek gazu Pojawia się oddziaływanie miedzycząsteczkowe (przyciąganie) – następuje wzrost ciśnienia wywieranego na gaz

5. Potencjał Lennarda-Jonesa • krótkozasięgowy • dla małych odległości – silne odpychanie • dla dużych odległości - przyciąganie Przypomnienie – energia potencjalna ~ potencjału Siła

6. siły przyciągania (van der Waalsa) i odpychania powłok elektronowych (dominujących na bardzo małych odległościach)

7. Zasięg sił przyciągania miedzycząsteczkowego  jest ograniczony.  Sfera o promieniu  - sfera działania sił międzycząsteczkowych. Ze względu na symetryczny rozkład siły te znoszą się – z wyjątkiem cząsteczek znajdujących się w odległości od ścian naczynia. Ta wypadkowa siła powoduje wzrost ciśnienia.

8. Ciśnienie jest proporcjonalne do: • siły wypadkowej działającej na pojedynczą cząstkę znajdującą się w warstwie przyściennej o grubości , • liczby cząsteczek znajdujących się w warstwie o jednostkowej powierzchni i grubości 

9. równanie van der Waalsa dla 1 mola gazu rzeczywistego Johannes Diderik van der Waals 1837-1923 - oddziaływanie międzycząsteczkowe, stany skupienia (szczególnie gazów), opracowanie termodynamicznej teorii zjawisk kapilarnych. 1910 - nagroda Nobla

10. Gazy rzeczywiste spełniają równanie van der Waalsa w przybliżeniu. Gaz spełniający to równanie – gaz van der Waalsa .

12. Doświadczalne izotermy CO2 T = 333K (60°C), 313 K (40°) - podobne do izoterm gazu doskonałego.Izoterma T = 304.1 K (31.1°C) - odbiega kształtem od poprzednich (izoterma krytyczna z punktem przegięcia K). Izotermy dla T < 304.1 K zawierają coraz dłuższe odcinki poziome, odpowiadające układowi zawierającemu ciecz i parę nasyconą.Punkty B2, B1, K, C1, C2 wyznaczają tzw. linię skroplenia. Gałąź C2 , C1, K przedstawia linię cieczy, a gałąź K, B1, B2 - linię pary nasyconej.

13. Obszar I - takie wartości ciśnienia, objętości i temperatury, przy których istnieje jedynie gaz. Obszar II - para nasycona, obszar III - ciecz w równowadze ze swą parą nasyconą. W obszarze IV może istnieć tylko ciecz.Punkt K - punkt krytyczny - zaciera się różnica między cieczą i gazem a swobodna powierzchnia cieczy przestaje istnieć.W temperaturze T> Tk nie może istnieć dana substancja w stanie ciekłym. Przejście w stan ciekły następuje po oziębieniu gazu poniżej temperatury krytycznej.

14. Punkt krytyczny ma współrzędne W punkcie przegięcia

15. dzielimy stronami

16. Parametry krytyczne Parametry zredukowane

17. Zredukowane równanie van der Waalsa

18. pr Tr = 1.026 Tr = 1.016 Tr = 1.006 Tr = 1.000 Tr = 0.996 Tr = 0.990 Tr = 0.986 Tr = 0.982 Vr równanie niezależne od rodzaju gazu Wszystkie gazy zachowują się podobnie przy zmianach ciśnienia, objętości i temperatury – zmiany te występują przy różnych temperaturach zaleznych od temperatury krytycznej

19. Energia wewnętrzna gazu van der Waalsa poprawka związana z siłami wzajemnego oddziaływania Dodatkowy składnik wynikający z energii wzajemnego oddziaływania cząsteczek gazu. Praca przy rozprężaniu gazu

20. Energia wewnętrzna gazu rzeczywistego zależy od temperatury i objętości. Przy Energia wewnętrzna 1 mola

21. Wzór barometryczny

22. Ciśnienie na wysokości wynosi . Dla Powietrze w warunkach bliskich warunkom normalnym zachowuje się jak gaz doskonały. Gęstość powietrza Przyjmujemy T = const

23. Dla

24. ciśnienie p0 = 105 Pa T = 300 K M = 29 kg/kmol g = 10 m/s2 wysokość

25. Jak temperatura i ciśnienie powietrza zależą od wysokości? Przyjmijmy, że nie ma wymiany ciepła pomiędzy poszczególnymi warstwami atmosfery – przemiana adiabatyczna.

26. równanie różniczkowe adiabaty Gradient temperatury

27. Ze wzrostem wysokości temperatura powietrza maleje

28. Rzeczywisty gradient temperatury – 6.5 K/km – para wodna ulega kondensacji – wydzielające się przy tym ciepło zmniejsza szybkość chłodzenia powietrza.

33. Znając wielkość pionowego gradientu temperatury  i mierząc wartość ciśnienia można wyznaczyć wysokość h.

34. Wzór barometryczny stosuje się do wysokości . Dla Dlaczego tak jest?

35. powietrze zjonizowane – maleje przezroczystość optyczna, pochłanianie promieniowania – wzrost temperatury do ponad 1000ºC na wysokości 500 km stężenie ozonu maleje - oziębianie zwiększona zawartość ozonu pochłaniającego promieniowanie słoneczne obszar izotermiczny prądy powietrzne wstępujące i zstępujące