Критические и приведенные параметры газов

При изменении величины давления или температуры все газы могут быть превращены в жидкость или из жидкости в пар. Для каждого газа существует определенная температура, выше которой, несмотря на применение любого высокого давления, он не может быть переведен в жидкое состояние. Эта температура называется критической, а давление, необходимое для сжижения газа при этой температуре, критическим.

Иными словами, критическая температура чистых веществ - это та максимальная температура, при которой жидкая и паровая фазы еще могут существовать в равновесии. Давление паров при этой температуре называется критическим давлением, а объем единицы плотности вещества критическим объемом.

Понятие о критической температуре впервые было предло­жено в 1861 г. Д. И. Менделеевым, который понимал под ней температуру, при которой исчезают силы сцепления между молекулами жидкости, и она, независимо от давления, превращается в газ.

Приведенные выше определения критических параметров справедливы для индивидуальных газов.Технические газы в большинстве случаев представляют собой сложные смеси, критическая температура которых всегда выше критической температуры самого низкокипящего компонента и ниже критической температуры высококипящих компонентов.

Критические параметры газовой смеси могут быть подсчитаны по правилу смешения (закону аддитивности), т.е. путем суммирования произведения абсолютных значений критического параметра отдельных компонентов, входящих в газовую смесь, на их мольную концентрацию.

Например, для температур:

,

гдеТ_КР1, Ткр₂,..., Т_КРп - критические температуры компонентов, входящих в газовую смесь; y₁, y₂,…, y_n— объемные или весовые концентрации компонентов газовой смеси в долях единицы.

Аналогично определяются и другие критические параметры.

Подсчитанные по правилу смешения, критические параметры газовой смеси получили названия псевдокритических, или среднекритических.

Отношение абсолютных значений физических констант вещества к их критическим параметрам получило название приведенных параметров.

; ; .

Эти уравнения были названы обобщенными уравнениями состояния. Для гелия, водорода и неона приведенные температуру и давление следует определять по уравнению:

; .

Экспериментально было установлено, что все газы при одинаковых приведенных температурах и давлениях имеют одинаковый приведенный объём, т.е. приведенный объем газов есть функция приведенной температуры и приведенного давления:

. (1.13)

Указанная выше закономерность получила наименование закона соответственных состояний.