Поверхностное натяжение.

Реальные газы

Условия идеальности не выполняются при высоких давлениях (выше ~10 атм) и низких температурах, необходимо учитывать взаимодействие молекул и их собственный объем.

Силы взаимодействия молекул являются электростатическими.

При , сила - сила притяжения, при это сила отталкивания. При сила взаимодействия молекул равна нулю.

Экспериментальные изотермы реального газа:

Точка К – критическая точка,в ней параметрысостояния жидкости и пара совпадают (отсутствует граница между жидкостью и паром). Точка К является точкой перегиба изотермы .

- критическая температура(максимальная температура, при которой еще возможно существование вещества в жидком состоянии). При температурах > газ невозможно изотермическим сжатием перевести в жидкое состояние, кинетическая энергия молекул превышает потенциальную энергию притяжения.

газ
гелий	-263◦С
водород	-240◦С
азот	-146◦С
кислород	-118◦С
водяной пар	374◦С

Газ при температуре ниже критической, который можно превратить в жидкость изотермическим сжатием, называется паром. Пар, находящийся в равновесии с жидкостью, называют насыщенным.

Универсального уравнения, описывающего состояние реального газа, не существует.

Одно из приближенных ур-й - ур-е Ван-дер-Ваальса:

= .

- поправка, учитывающая взаимное притяжение молекул (давление реального газа меньше давления идеального),

- поправка, учитывающая собственный объем молекул.

и определяются экспериментально.

Критические давление, объем и температура:

, , .

Идеальный газ при адиабатическом расширении всегда охлаждается. Реальные газы в зависимости от начальных условий могут как охлаждаться, так и нагреваться. Причиной является то, что внутренняя энергия реального газа, кроме кинетической энергии теплового движения молекул, включает также потенциальную энергию их взаимодействия.

ЖИДКОСТИ

В жидкостях молекулы колеблются около своих положений равновесия, при этом некоторые из них покидают свои места и занимают новое положение равновесия. С ростом температуры интенсивность такого движения увеличивается.

Молекула жидкости взаимодействует только с несколькими близко расположенными, т.к. силы взаимодействия молекул быстро уменьшаются с расстоянием (радиус действия ~ 10^-9 м).

В жидкостях наблюдается «ближний» порядок в расположении молекул (их упорядоченное расположение сохраняется на малых расстояниях), в твердых телах – «дальний» порядок.

Поверхностное натяжение.

Силы, направленные внутрь жидкости, создают молекулярное (или внутреннее давление).

Силы, препятствующие разрыву поверхности жидкости, наз-тся силами поверхностного натяжения(рис.1).

Силы, действующие на молекулы в поверхностном слое, сокращают поверхность жидкости, стремясь придать ей форму сферы. Сфера имеет наименьшую поверхность при данном объеме.

Сила поверхностного натяжения:

,

- коэффициент поверхностного натяжения,

- участок длины контура, ограничивающего поверхность жидкости.

Сила направлена по касательной к этой поверхности жидкости, перпендикулярно участку контура (Рис.2).

зависит от рода жидкости, температуры, примесей. (Мыло, спирт уменьшают воды, соль увеличивает).

Вещ-ва, уменьшающие - поверхностно активные.

При сокращении поверхности работа силы натяжения:

,

- изменение площади поверхности жидкости.

Т.к. , то

поверхностная потенциальная энергия жидкости

,

- величина поверхности жидкости.