Внутренняя энергия реального газа. Сжижение газов.

В идеальном газе отсутствуют молекулярные взаимодействия, поэтому его внутренняя энергия, представляющая собой кинетическую энергию теплового движения молекул, зависит от температуры газа, но не зависит от занимаемого газом объема. В реальных газах нельзя пренебрегать взаимодействием молекул, и потому внутренняя энергия реального газа находится суммированием кинетической энергии движения молекул Е_к и потенциальной энергии их взаимодействия Е_р:

В отличие от идеального газа температура реального газа может изменяться даже в том случае, если его внутренняя энергия остается постоянной, так как она зависит не только от температуры, но и от объема.

Если исключить обмен энергией между газом и внешней средой, то сумма присущей молекулам газа кинетической и потенциальной энергией должна оставаться постоянной. Следовательно, изменение одного из видов энергии должно компенсироваться противоположным изменением второго вида энергии: .

Рассмотрим явление адиабатического расширения газа в вакуум. Представим себе сосуд, разделенный на две части перегородкой. В одной части находится газ, в другой - вакуум. Если убрать перегородку, то газ устремится в пустую часть сосуда. Так как работа против внешних сил в рассматриваемом случае отсутствует и, по условию, теплообмена нет, то внутренняя энергия газа до и после расширения газа должна быть одинаковой: . Изменение температуры:

Так как V₂>V₁, то Т₂<T₁ (при расширении в пустоту газ Ван-дер-Ваальса охлаждается). Если охлажденной порцией газа охлаждать следующие порции, то можно добиться сжижения газа.