Внутренняя энергия реального газа
Внутренняя энергия реального газа складывается из кинетической энергии теплового движения его молекул (определяет внутреннюю энергию идеального газа, равную СVТ) и потенциальной энергии межмолекулярного взаимодействия. Потенциальная энергия реального газа обусловлена только силами притяжения между молекулами. Наличие сил притяжения приводит к возникновению внутреннего давления на газ:
p/= .
Работа, которая затрачивается для преодоления сил притяжения, действующих между молекулами газа, как известно из механики, идет на увеличение потенциальной энергиисистемы, т. е. δA=p'dVm
или δWp = dVm, откуда
Wp=-a/Vm
(постоянная интегрирования принята равной нулю). Знак минус означает, что молекулярные силы, создающие внутреннее давление р/, являются силами притяжения. Учитывая оба слагаемых, получим, что внутренняя энергия моля реального газа
Um=CVT - a/Vm (9.7)
растет с повышением температуры и увеличением объема.
Если газ расширяется без теплообмена с окружающей средой (адиабатический процесс, т.е. δQ = 0)и не совершает внешней работы (расширение газа в вакуум, т.е. δΑ = 0),то на основании первого начала термодинамики:
δQ = (U2—U1 ) + δA
получим, что
U1 = U2. (9.8)
Следовательно, при адиабатическом расширении без совершения внешней работы внутренняя энергия газа не изменяется.
Равенство (9.8) справедливо как для идеального, так и для реального газов, но физический смысл его для обоих случаев совершенно различен.
Для идеального газа равенство U1 = U2означает равенство температур (T1 = Т2),т.е. при адиабатическом расширении идеального газа в вакуум его температура не изменяется.
Для реального газа из равенства (9.8), учитывая, что для моля газа
U1 = CVT1 – a/V1
U2 = CVT2- a/V2,(9.9)
получаем
T1 - Т2= .
Так как V2> V1,то Т1 > Т2,т.е. реальный газ при адиабатическом расширении в вакуум охлаждается. При адиабатическом сжатии в вакуум реальный газ нагревается.
Дата добавления: 2015-10-05; просмотров: 1399;