നൈട്രജൻ്റെ വാൻ ഡെർ വാൽസ് ഗുണകങ്ങൾ. യഥാർത്ഥ വാതകങ്ങൾ

ഞങ്ങൾ ഇതിനകം സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ, താഴ്ന്ന താപനിലയിലും ഉയർന്ന മർദ്ദത്തിലും അനുയോജ്യമായ വാതകത്തിന് മെൻഡലീവ്-ക്ലാപ്പൈറോൺ അവസ്ഥയുടെ സമവാക്യം അനുയോജ്യമല്ല.

തന്മാത്രകളുടെ അന്തർലീനമായ അളവും ഇൻ്റർമോളിക്യുലാർ ഇൻ്ററാക്ഷൻ്റെ ശക്തികളും കണക്കിലെടുത്ത്, ഡച്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞൻ I. വാൻ ഡെർ വാൽസ്(1837 - 1923) മെൻഡലീവ്-ക്ലാപ്പിറോൺ സമവാക്യത്തിന് രണ്ട് തിരുത്തലുകൾ ഉപയോഗിച്ച് "യഥാർത്ഥ വാതക" സമവാക്യം ഉരുത്തിരിഞ്ഞു.

തന്മാത്രകളുടെ ആന്തരിക അളവ് കണക്കാക്കുന്നു. ഒരു തന്മാത്രയുടെ വോള്യത്തിലേക്ക് മറ്റ് തന്മാത്രകളുടെ നുഴഞ്ഞുകയറ്റത്തെ പ്രതിരോധിക്കുന്ന വികർഷണ ശക്തികളുടെ സാന്നിധ്യം ഒരു യഥാർത്ഥ വാതക തന്മാത്രകൾക്ക് ചലിക്കാൻ കഴിയുന്ന യഥാർത്ഥ സ്വതന്ത്ര വോളിയം തുല്യമായിരിക്കും എന്ന വസ്തുതയിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. വി μ (ഒരു മോളിലെ ഗ്യാസിനുള്ള മെൻഡലീവ്-ക്ലാപ്പൈറോൺ സമവാക്യത്തിലെന്നപോലെ), കൂടാതെ V = (V μ-b) , എവിടെ ബി - തന്മാത്രകളുടെ ആന്തരിക വോള്യത്തിനായുള്ള തിരുത്തൽ.

ഭേദഗതി വരുത്തിയതായി കാണിക്കാം ബി തന്മാത്രകളുടെ അളവിൻ്റെ നാലിരട്ടിക്ക് തുല്യമാണ്. വാസ്തവത്തിൽ, ഉദാഹരണത്തിന്, രണ്ട് തന്മാത്രകൾ പരസ്പരം സമീപിക്കുകയാണെങ്കിൽ, അവയിലൊന്നിൻ്റെയും കേന്ദ്രത്തിന് വ്യാസത്തേക്കാൾ കുറഞ്ഞ അകലത്തിൽ മറ്റേ തന്മാത്രയുടെ കേന്ദ്രത്തെ സമീപിക്കാൻ കഴിയില്ല. ഡി തന്മാത്രകൾ (തന്മാത്രകളുടെ ഷെല്ലുകൾ അഭേദ്യമായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു). ഇതിനർത്ഥം ദൂരത്തിൻ്റെ ഗോളാകൃതിയിലുള്ള അളവ് രണ്ട് തന്മാത്രകളുടെയും കേന്ദ്രങ്ങളിലേക്ക് അപ്രാപ്യമാണ് എന്നാണ്. d, ആ. ഒരു തന്മാത്രയുടെ എട്ട് മടങ്ങ് അല്ലെങ്കിൽ ഒരു തന്മാത്രയുടെ വോളിയത്തിൻ്റെ നാലിരട്ടിക്ക് തുല്യമായ ഒരു വോളിയം.

തന്മാത്രകളുടെ ആകർഷണം കണക്കാക്കുന്നു. തന്മാത്രകൾക്കിടയിൽ ചില അകലങ്ങളിൽ ആകർഷകമായ ശക്തികൾ പ്രവർത്തിക്കുന്നതിനാൽ (അവ, ഞങ്ങൾ ഇതിനകം പറഞ്ഞതുപോലെ, വികർഷണ ശക്തികൾക്ക് മുന്നിൽ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു), അവയുടെ പ്രവർത്തനം ഒരു "അനുയോജ്യമായ" വാതകത്തിൻ്റെ തന്മാത്രകളിൽ ഒരു "അധിക" പ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ രൂപത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. വാൻ ഡെർ വാൽസ് ഈ സമ്മർദ്ദത്തെ "ആന്തരിക സമ്മർദ്ദം" എന്ന് വിളിച്ചു. "യഥാർത്ഥ" വാതകത്തിൻ്റെ ഒരു മാതൃക ഉപയോഗിച്ച്, തന്മാത്രകളുടെ "ആന്തരിക" മർദ്ദം മോളാർ വോള്യത്തിൻ്റെ ചതുരത്തിന് വിപരീത അനുപാതത്തിലാണെന്ന് കണക്കുകൂട്ടലുകൾ കാണിച്ചു, അതായത്:

, (17.6)

എവിടെ എ - രണ്ടാമത്തെ വാൻ ഡെർ വാൽസ് സ്ഥിരാങ്കം (തിരുത്തൽ), ഇൻ്റർമോളിക്യുലർ ആകർഷകമായ ശക്തികളുടെ പ്രവർത്തനത്തെ വിശേഷിപ്പിക്കുന്നു, വി μ - വാതകത്തിൻ്റെ മോളാർ അളവ്.

ഈ ഭേദഗതികൾ അവതരിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെ, നമുക്ക് അന്തിമഫലം ലഭിക്കും വാൻ ഡെർ വാൽസ് ഒരു മോളിലെ വാതകത്തിൻ്റെ സമവാക്യം :

. (17.7)

അനിയന്ത്രിതമായ അളവിലുള്ള പദാർത്ഥത്തിന് ν വാതകത്തിൻ്റെ മോളുകൾ (മുതൽ ν = m/M μ ) എന്ന വസ്തുത കണക്കിലെടുക്കുന്നു V = ν V μ , വാൻ ഡെർ വാൽസ് സമവാക്യം രൂപമെടുക്കും:

, (17.8)

ഭേദഗതികൾ എവിടെയാണ് എ ഒപ്പം ബി - സ്ഥിരാങ്കങ്ങൾ ഓരോ വാതകവും പരീക്ഷണാത്മക ഡാറ്റയിൽ നിന്ന് കണക്കാക്കിയ അളവുകൾ (ഏറ്റവും ലളിതമായ സാഹചര്യത്തിൽ, വാൻ ഡെർ വാൽസ് സമവാക്യങ്ങൾ അനുഭവത്തിൽ നിന്ന് അറിയപ്പെടുന്ന രണ്ട് വാതകാവസ്ഥകൾക്കായി എഴുതുകയും അളവുകൾക്കായി പരിഹരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു എ ഒപ്പം ബി ).

"യഥാർത്ഥ" വാതകത്തിൻ്റെ സമവാക്യം രൂപപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, വാൻ ഡെർ വാൽസ് വളരെ പ്രധാനപ്പെട്ട നിരവധി ലളിതവൽക്കരണങ്ങൾ നടത്തി, അതിനാൽ മെൻഡലീവ്-ക്ലാപ്പൈറോൺ സമവാക്യം പോലെ ഇത് തികച്ചും അനുയോജ്യമാണ്. അടുപ്പമുള്ളവർ എന്നിരുന്നാലും, ഒരു ആദർശ വാതകത്തിൻ്റെ അവസ്ഥയുടെ സമവാക്യത്തേക്കാൾ മികച്ച അനുഭവവുമായി (പ്രത്യേകിച്ച് വളരെ കംപ്രസ് ചെയ്യാത്ത വാതകങ്ങൾക്ക്) യോജിക്കുന്ന ഒരു സമവാക്യം.

യഥാർത്ഥ വാതകങ്ങൾക്കായുള്ള പരീക്ഷണാത്മക ഡാറ്റ കൂടുതൽ കൃത്യമായി വിവരിക്കുന്നതിന്, സംസ്ഥാനത്തിൻ്റെ അനുഭവപരമായ സമവാക്യങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, മിക്കപ്പോഴും കാമർലിംഗ്-ഓൺസ് സമവാക്യം, ഇതിന് രൂപം ഉണ്ട്:

, (17.9)

സമവാക്യത്തിൻ്റെ രൂപം മാറ്റാതെ തന്നെ അധിക നിബന്ധനകൾ അവതരിപ്പിച്ചുകൊണ്ട് ഈ സമവാക്യം പരീക്ഷണാത്മക ഡാറ്റയുമായി യോജിപ്പിലേക്ക് കൊണ്ടുവരുന്നത് എല്ലായ്പ്പോഴും സാധ്യമാകുന്ന തരത്തിലാണ് ഇത് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്. സാധ്യതകൾ ബി,സി,എഫ് വിളിക്കുന്നു വൈറൽ ഗുണകങ്ങളും ശക്തികൾ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിൽ ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്ന ബഹുപദങ്ങളായി പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു ടി -1 :

, (17.10)

അതുപോലെ ഗുണകങ്ങൾക്കും സി,ഡി,ഇ,എഫ് .

ഉയർന്ന ഊഷ്മാവിൽ, (5) ലെ അവസാന പദം ഒഴിവാക്കാം, തുടർന്ന് ഐസോതെർം ഒരു ഹൈപ്പർബോള ആയിരിക്കും, ഇതിൻ്റെ ലക്ഷണങ്ങൾ ഐസോബാറുകളാണ്. ആർ= 0 ഉം ഐസോചോറും വി = ബി .

ഏതെങ്കിലും മൂല്യങ്ങളിൽ ഐസോതെർമുകൾ പഠിക്കാൻ ടിസമവാക്യം (4) കൊണ്ട് ഗുണിക്കുക വി 2 . ബ്രാക്കറ്റുകൾ തുറന്ന ശേഷം, ഐസോതെർം സമവാക്യം ഫോം എടുക്കും (6)

ഇത് മൂന്നാം ഡിഗ്രിയിലെ ഒരു സമവാക്യമാണ് വി, ഏത് സമ്മർദ്ദത്തിലാണ് ആർഒരു പരാമീറ്ററായി ഉൾപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്. അതിൻ്റെ ഗുണകങ്ങൾ യഥാർത്ഥമായതിനാൽ, സമവാക്യത്തിന് ഒന്നുകിൽ ഒരു യഥാർത്ഥ റൂട്ട് അല്ലെങ്കിൽ മൂന്ന് റൂട്ടുകൾ ഉണ്ട്. വിമാനത്തിലെ ഓരോ റൂട്ടും ( വി, പി) ഐസോബാർ ബിന്ദുവിനോട് യോജിക്കുന്നു പി = കോൺസ്റ്റ്ഐസോതെർമിനെ കടക്കുന്നു. ആദ്യ സന്ദർഭത്തിൽ, ഒരു റൂട്ടും ഒരു ഇൻ്റർസെക്ഷൻ പോയിൻ്റും ഉള്ളപ്പോൾ. താപനില ആവശ്യത്തിന് ഉയർന്നതാണെങ്കിൽ, നമ്മൾ കണ്ടതുപോലെ, ഏത് സമ്മർദ്ദത്തിലും ഇത് സംഭവിക്കും. ഐസോതെർം ഒരു ഏകതാനമായി ഇറങ്ങുന്ന വക്രം പോലെ കാണപ്പെടുന്നു എം.എൻ.

കുറഞ്ഞ താപനിലയിലും ശരിയായ മർദ്ദത്തിലും ആർസമവാക്യം (6) ന് മൂന്ന് വേരുകളുണ്ട് വി 1 , വി 2 , വി 3. അത്തരം സന്ദർഭങ്ങളിൽ ഐസോബാർ പി = കോൺസ്റ്റ്ഐസോതെർമിനെ മൂന്ന് പോയിൻ്റിൽ വിഭജിക്കുന്നു എൽ, സി, ജി(ചിത്രം 1). ഐസോതെർമിൽ ഒരു തരംഗ വിഭാഗം അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു LBCAG.ആദ്യം അത് ഏകതാനമായി കുറയുന്നു (വിഭാഗം ഡി.ബി.), തുടർന്ന് സൈറ്റിൽ ബി.എ.ഏകതാനമായി ഉയരുന്നു, പോയിൻ്റിനപ്പുറം എവീണ്ടും ഏകതാനമായി വീഴുന്നു. ചില ഇൻ്റർമീഡിയറ്റ് ഊഷ്മാവിൽ മൂന്ന് വേരുകൾ വി 1 , വി 2 , വി 3 തുല്യമാകും. ഈ താപനിലയും അനുബന്ധ ഐസോതെർമും വിളിക്കുന്നു വിമർശനാത്മകം. ഗുരുതരമായ ഐസോതെർം എഫ്.കെ.എച്ച്ഒരു പോയിൻ്റ് ഒഴികെ എല്ലായിടത്തും ഏകതാനമായി താഴുന്നു കെ,ഇത് ഐസോതെർമിൻ്റെ ഇൻഫ്ലക്ഷൻ പോയിൻ്റാണ്. അതിൽ, ഐസോതെർമിലേക്കുള്ള ടാൻജെൻ്റ് തിരശ്ചീനമാണ്. ഡോട്ട് കെവിളിച്ചു നിര്ണ്ണായക ബിന്ദു.അനുബന്ധ സമ്മർദ്ദം Pk, വ്യാപ്തം വി.കെതാപനിലയും Tkഎന്നും വിളിച്ചു വിമർശനാത്മകം.പദാർത്ഥം ഉള്ളതായി പറയപ്പെടുന്നു അത്യാസന്ന നില, അതിൻ്റെ വോളിയവും മർദ്ദവും (അതിനാൽ താപനില) നിർണായകത്തിന് തുല്യമാണെങ്കിൽ.

നിർണായക പാരാമീറ്ററുകൾ കണ്ടെത്തുന്നതിന് Pk, വി.കെ, Tkനിർണായക ഘട്ടത്തിൽ, സമവാക്യം (6) സമവാക്യം (7) ആയി മാറുന്നുവെന്ന് നമുക്ക് കണക്കിലെടുക്കാം.

ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, മൂന്ന് വേരുകളും ഒത്തുചേരുകയും തുല്യമാവുകയും ചെയ്യുന്നു വി.കെ, സമവാക്യം ഫോമിലേക്ക് ചുരുക്കണം (8).

സമവാക്യങ്ങളുടെ (7), (8) ഗുണകങ്ങൾ ക്യൂബ് ചെയ്ത് താരതമ്യം ചെയ്യുന്നതിലൂടെ, നമുക്ക് മൂന്ന് സമവാക്യങ്ങൾ ലഭിക്കും.

അവ പരിഹരിക്കുന്നതിലൂടെ, ദ്രവ്യത്തിൻ്റെ നിർണായക അവസ്ഥയുടെ പാരാമീറ്ററുകൾക്കായി ഞങ്ങൾ പദപ്രയോഗങ്ങൾ കണ്ടെത്തുന്നു: (9).

നിർണായകമായ പോയിൻ്റ് ശ്രദ്ധിക്കുന്നതിലൂടെ അതേ ഫലങ്ങൾ കൈവരിക്കാനാകും TOഐസോതെർമിൻ്റെ ഇൻഫ്ലക്ഷൻ പോയിൻ്റാണ്, തിരശ്ചീനമായിരിക്കുന്ന ടാൻജെൻ്റ്, അതിനാൽ ബിന്ദുവിൽ TOഅനുപാതങ്ങൾ നിരീക്ഷിക്കണം.

ഐസോതെർം സമവാക്യം (4) ഉപയോഗിച്ച് ഈ സമവാക്യങ്ങൾ പരിഹരിച്ച് ഞങ്ങൾ സൂത്രവാക്യങ്ങളിൽ (9) എത്തിച്ചേരുന്നു.

വാൻ ഡെർ വാൽസ് സമവാക്യവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്ന ദ്രവ്യത്തിൻ്റെ എല്ലാ അവസ്ഥകളും യാഥാർത്ഥ്യത്തിൽ തിരിച്ചറിയാൻ കഴിയില്ല. ഇത് ചെയ്യുന്നതിന്, അവ താപഗതികമായി സ്ഥിരത പുലർത്തേണ്ടതും ആവശ്യമാണ്. ഭൗതികമായി ഏകതാനമായ പദാർത്ഥത്തിൻ്റെ തെർമോഡൈനാമിക് സ്ഥിരതയ്ക്ക് ആവശ്യമായ വ്യവസ്ഥകളിലൊന്ന് അസമത്വത്തിൻ്റെ പൂർത്തീകരണമാണ്. ശാരീരികമായി, മർദ്ദത്തിൻ്റെ ഐസോതെർമൽ വർദ്ധനയോടെ ശരീരത്തിൻ്റെ അളവ് കുറയണം എന്നാണ് ഇതിനർത്ഥം. മറ്റൊരു വിധത്തിൽ പറഞ്ഞാൽ, വർദ്ധിക്കുന്നതിനൊപ്പം വിഎല്ലാ ഐസോതെർമുകളും ഏകതാനമായി ഇറങ്ങണം. അതിനിടെ, വാൻ ഡെർ വാൽസ് ഐസോതെർമുകളിലെ നിർണായക ഊഷ്മാവിന് താഴെ, തരം ഉയരുന്ന വിഭാഗങ്ങളുണ്ട്. ബി.സി.എ.(ചിത്രം 1). അത്തരം പ്രദേശങ്ങളിൽ കിടക്കുന്ന പോയിൻ്റുകൾ ദ്രവ്യത്തിൻ്റെ അസ്ഥിരമായ അവസ്ഥകളുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു, അത് പ്രായോഗികമായി മനസ്സിലാക്കാൻ കഴിയില്ല. പ്രായോഗിക ഐസോതെർമുകളിലേക്ക് നീങ്ങുമ്പോൾ, ഈ വിഭാഗങ്ങൾ ഉപേക്ഷിക്കണം.

അങ്ങനെ, യഥാർത്ഥ ഐസോതെർം രണ്ട് ശാഖകളായി വിഭജിക്കുന്നു ഇ.ജി.എ.ഒപ്പം BLD, പരസ്പരം വേർപിരിഞ്ഞു. ഈ രണ്ട് ശാഖകളും ദ്രവ്യത്തിൻ്റെ വ്യത്യസ്ത അവസ്ഥകളുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നതായി അനുമാനിക്കുന്നത് സ്വാഭാവികമാണ്. ശാഖ ഇ.എ.താരതമ്യേന വലിയ വോളിയം മൂല്യങ്ങൾ അല്ലെങ്കിൽ കുറഞ്ഞ സാന്ദ്രത മൂല്യങ്ങൾ, അത് പൊരുത്തപ്പെടുന്നു ദ്രവ്യത്തിൻ്റെ വാതകാവസ്ഥ.നേരെമറിച്ച്, ശാഖ BDതാരതമ്യേന ചെറിയ വോള്യങ്ങളാൽ സ്വഭാവ സവിശേഷതകളാണ്, അതിനാൽ, ഉയർന്ന സാന്ദ്രത, അത് യോജിക്കുന്നു ദ്രവ്യാവസ്ഥ. അതിനാൽ ഞങ്ങൾ വാൻ ഡെർ വാൽസ് സമവാക്യം ദ്രാവകാവസ്ഥയുടെ മേഖലയിലേക്ക് നീട്ടുന്നു. ഈ രീതിയിൽ, വാതകം ദ്രാവകത്തിലേക്കും തിരിച്ചും മാറുന്ന പ്രതിഭാസത്തിൻ്റെ തൃപ്തികരമായ ഗുണപരമായ വിവരണം നേടാൻ കഴിയും.

നിർണായകമായ താപനിലയിൽ വളരെ അപൂർവമായ വാതകം എടുക്കാം. ഡയഗ്രാമിൽ അതിൻ്റെ പ്രാരംഭ അവസ്ഥ പി.വിഒരു ഡോട്ട് പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു ഇ(ചിത്രം 1). താപനില നിലനിർത്തിക്കൊണ്ട് ഞങ്ങൾ വാതകത്തെ ക്വാസിസ്റ്റാറ്റിക് ആയി കംപ്രസ് ചെയ്യും ടിസ്ഥിരമായ. അപ്പോൾ വാതകത്തിൻ്റെ അവസ്ഥയെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്ന പോയിൻ്റ് ഐസോതെർമിനൊപ്പം മുകളിലേക്ക് നീങ്ങും. അവൾ ഒരു അങ്ങേയറ്റത്തെ അവസ്ഥയിൽ എത്തുകയാണെന്ന് ഒരാൾ വിചാരിക്കും എ, ഐസോതെർം പൊട്ടുന്നിടത്ത്. എന്നിരുന്നാലും, വാസ്തവത്തിൽ, ഒരു നിശ്ചിത പോയിൻ്റിൽ നിന്ന് ആരംഭിക്കുന്നു ജി, സിസ്റ്റത്തിലെ മർദ്ദം വർദ്ധിക്കുന്നത് നിർത്തുന്നു, അത് രണ്ടായി വിഭജിക്കുന്നു ശാരീരികമായി ഏകതാനമായ ഭാഗങ്ങൾ,അഥവാ ഘട്ടങ്ങൾ: വാതകവും ദ്രാവകവും.

അത്തരമൊരു രണ്ട്-ഘട്ട സംവിധാനത്തിൻ്റെ ഐസോതെർമൽ കംപ്രഷൻ പ്രക്രിയ വിഭാഗം ചിത്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നു ജി.എൽ.തിരശ്ചീന രേഖ. കൂടാതെ, കംപ്രഷൻ സമയത്ത്, ദ്രാവകത്തിൻ്റെയും വാതകത്തിൻ്റെയും സാന്ദ്രത മാറ്റമില്ലാതെ തുടരുകയും പോയിൻ്റുകളിൽ അവയുടെ മൂല്യങ്ങൾക്ക് തുല്യവുമാണ്. എൽഒപ്പം ജിയഥാക്രമം. കംപ്രഷൻ പുരോഗമിക്കുമ്പോൾ, വാതക ഘട്ടത്തിലെ പദാർത്ഥത്തിൻ്റെ അളവ് തുടർച്ചയായി കുറയുന്നു, ദ്രാവക ഘട്ടത്തിൽ അത് പോയിൻ്റ് എത്തുന്നതുവരെ വർദ്ധിക്കുന്നു. എൽ,അതിൽ എല്ലാ പദാർത്ഥങ്ങളും ഒരു ദ്രാവകാവസ്ഥയിലേക്ക് മാറുന്നു.

ആൻഡ്രൂസ് വിവിധ താപനിലകളിൽ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് (CO 2) ഐസോതെർമുകളുടെ ഗതി വ്യവസ്ഥാപിതമായി പഠിക്കുകയും ഈ പഠനങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, ഗുരുതരമായ താപനില എന്ന ആശയം അവതരിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു. അദ്ദേഹം കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് മനഃപൂർവം തിരഞ്ഞെടുത്തു, കാരണം അതിന് ഒരു നിർണ്ണായക താപനിലയും (31 0 C), മുറിയിലെ താപനിലയിൽ അൽപ്പം മുകളിലും താരതമ്യേന കുറഞ്ഞ ക്രിട്ടിക്കൽ മർദ്ദവും (72.9 atm) ഉണ്ട്. 31 0 C ന് മുകളിലുള്ള താപനിലയിൽ, കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് ഐസോതെർമുകൾ ഏകതാനമായി താഴേക്ക് വീഴുന്നു, അതായത്. ഒരു ഹൈപ്പർബോളിക് രൂപമുണ്ട്. ഈ താപനിലയ്ക്ക് താഴെ, കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് ഐസോതെർമുകളിൽ തിരശ്ചീന വിഭാഗങ്ങൾ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു, അതിൽ വാതകത്തിൻ്റെ ഐസോതെർമൽ കംപ്രഷൻ അതിൻ്റെ ഘനീഭവിക്കുന്നതിലേക്ക് നയിക്കുന്നു, പക്ഷേ മർദ്ദം വർദ്ധിക്കുന്നില്ല. ഈ രീതിയിൽ അത് സ്ഥാപിക്കപ്പെട്ടു കംപ്രഷൻ വഴി, വാതകത്തിൻ്റെ താപനില ഒരു നിർണായക ഊഷ്മാവിൽ താഴെയാണെങ്കിൽ മാത്രമേ ദ്രാവകമാക്കി മാറ്റാൻ കഴിയൂ.

പ്രത്യേക സാഹചര്യങ്ങളിൽ, ഐസോതെർം വിഭാഗങ്ങളാൽ ചിത്രീകരിച്ചിരിക്കുന്ന അവസ്ഥകൾ സാക്ഷാത്കരിക്കാനാകും ജി.എഒപ്പം BL.ഈ സംസ്ഥാനങ്ങളെ വിളിക്കുന്നു മെറ്റാസ്റ്റബിൾ.പ്ലോട്ട് ജി.എവിളിക്കപ്പെടുന്നവയെ ചിത്രീകരിക്കുന്നു സൂപ്പർസാച്ചുറേറ്റഡ് നീരാവി, പ്ലോട്ട് ബി.എൽ. - സൂപ്പർഹീറ്റഡ് ദ്രാവകം. രണ്ട് ഘട്ടങ്ങൾക്കും പരിമിതമായ സ്ഥിരതയുണ്ട്. കൂടുതൽ സുസ്ഥിരമായ മറ്റൊരു ഘട്ടത്തിൽ അതിരുകളില്ലാത്തിടത്തോളം അവ ഓരോന്നും നിലനിൽക്കും. ഉദാഹരണത്തിന്, ദ്രാവകത്തിൻ്റെ തുള്ളികൾ അതിൽ ഉൾപ്പെടുത്തിയാൽ സൂപ്പർസാച്ചുറേറ്റഡ് നീരാവി പൂരിതമാകും. വായുവോ നീരാവി കുമിളകളോ അതിൽ പ്രവേശിച്ചാൽ ഒരു സൂപ്പർഹീറ്റഡ് ദ്രാവകം തിളച്ചുമറിയുന്നു.

വാൻ ഡെർ വാൽസ് സമവാക്യം:

സ്ഥിരമായ തിരുത്തലുകൾ എവിടെയാണ് എഒപ്പം ബിവാതകത്തിൻ്റെ സ്വഭാവത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

ഭേദഗതി ബി തന്മാത്രകളുടെ പരിമിതമായ വോളിയവും അവ തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ സാന്നിധ്യവും കാരണം തന്മാത്രകളുടെ ചലനത്തിന് അപ്രാപ്യമായ അളവ് കണക്കിലെടുക്കുന്നു. b യുടെ മൂല്യം തന്മാത്രകളുടെ അളവിൻ്റെ ഏകദേശം നാലിരട്ടിയാണ്.

ഭേദഗതി എ പരസ്പര ആകർഷണ ശക്തികൾ കണക്കിലെടുക്കുന്നു. ഒരു വാതകത്തിൻ്റെ ആന്തരിക മർദ്ദം സാന്ദ്രതയുടെ വർഗ്ഗത്തിന് ആനുപാതികമായോ അല്ലെങ്കിൽ വാതകത്തിൻ്റെ നിർദ്ദിഷ്ട വോള്യത്തിൻ്റെ വർഗ്ഗത്തിന് വിപരീത അനുപാതത്തിലോ വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു എന്ന് കരുതി, വാൻ ഡെർ വാൽസ് അതിനെ a/J 2 ന് തുല്യമായി കണക്കാക്കുന്നു, ഇവിടെ a എന്നത് ആനുപാതിക ഗുണകമാണ്.

ഇടതുവശത്തുള്ള ബ്രാക്കറ്റുകൾ വികസിപ്പിക്കുന്നു:

തുല്യതയെ J 2 കൊണ്ട് ഗുണിക്കുകയും ഹരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു ആർ:

തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന സമവാക്യത്തിന് മൂന്ന് വേരുകളുണ്ട്, അതായത്. തന്നിരിക്കുന്ന p, T എന്നീ പരാമീറ്ററുകൾക്ക്, J എന്ന വേരിയബിളിന് മൂന്ന് മൂല്യങ്ങളുണ്ട്, അത് സമവാക്യത്തെ ഒരു ഐഡൻ്റിറ്റിയാക്കി മാറ്റുന്നു.

р–J കോർഡിനേറ്റ് സിസ്റ്റത്തിലെ വാൻ ഡെർ വാൽസ് സമവാക്യം ഉപയോഗിച്ച് നിർമ്മിച്ച ഐസോതെർമുകൾ നമുക്ക് പരിഗണിക്കാം.

ആദ്യ കേസ്ഉയർന്ന ഊഷ്മാവിൽ സംഭവിക്കുന്നത്, ഐസോതെർമുകൾക്ക് ഹൈപ്പർബോളിക് കർവുകളുടെ രൂപമുണ്ടെങ്കിൽ (ലൈൻ 1-2). ഓരോ മർദ്ദവും ഒരു നിശ്ചിത വോള്യവുമായി യോജിക്കുന്നു (പ്രഷർ p a നിർദ്ദിഷ്ട വോള്യം J a യുമായി യോജിക്കുന്നു). ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, ശരീരം ഏത് സമ്മർദ്ദത്തിലും വാതകാവസ്ഥയിലാണ്.

രണ്ടാമത്തെ കേസ്താരതമ്യേന കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ സംഭവിക്കുന്നത്, ഐസോതെർമുകൾക്ക് രണ്ട് വളവുകൾ ഉള്ളപ്പോൾ (ലൈൻ 3-4).

ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, e, f പോയിൻ്റുകൾക്കിടയിൽ ഓരോ മർദ്ദവും നിർദ്ദിഷ്ട വോള്യത്തിൻ്റെ മൂന്ന് മൂല്യങ്ങളുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്ന ഒരു മേഖലയുണ്ട് (മർദ്ദം p a നിർദ്ദിഷ്ട വോള്യങ്ങളായ J b, J c, J d എന്നിവയുമായി യോജിക്കുന്നു), അവ മൂന്ന് യഥാർത്ഥവും വാൽസ് എന്ന വാൻ ഡെർ സമവാക്യത്തിൻ്റെ വ്യത്യസ്ത വേരുകൾ.

സെക്ഷൻ 3-ബി ശരീരത്തിൻ്റെ ഐസോതെർമൽ കംപ്രഷനുമായി യോജിക്കുന്നു, വാതകാവസ്ഥയിലും പോയിൻ്റിലും സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നു ബിഅത് ഇതിനകം ഒരു ദ്രാവകാവസ്ഥയിലേക്ക് മാറാൻ തുടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.

ഡോട്ട് ഡിശരീരം ഇതിനകം പൂർണ്ണമായും ദ്രാവകമായി മാറിയപ്പോൾ അതിൻ്റെ അവസ്ഥയുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു, ഏത് വിഭാഗമനുസരിച്ച് d-4 ദ്രാവകത്തിൻ്റെ ഐസോതെർമൽ കംപ്രഷനെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു.

ഡോട്ട് കൂടെശരീരത്തിൻ്റെ ഒരു ഇൻ്റർമീഡിയറ്റ് ടു-ഫേസ് അവസ്ഥയുമായി യോജിക്കുന്നു. വക്രത്തിൻ്റെ b-f വിഭാഗം നീരാവിയുടെ അസ്ഥിരാവസ്ഥയുമായി യോജിക്കുന്നു, കൂടാതെ d-e വിഭാഗം ദ്രാവകത്തിൻ്റെ അസ്ഥിരാവസ്ഥയുമായി യോജിക്കുന്നു.

ഇ-എഫ് വിഭാഗത്തെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം, ഇതിന് ഭൗതികമായ അർത്ഥമില്ല, കാരണം വാസ്തവത്തിൽ, ഐസോതെർമൽ കംപ്രഷൻ സമയത്ത്, ശരീരം വാതകത്തിൽ നിന്ന് ദ്രാവകാവസ്ഥയിലേക്ക് നിരന്തരമായ സമ്മർദ്ദത്തിൽ കടന്നുപോകുന്നു, അതായത്. തിരശ്ചീന രേഖയിൽ b-d.

മൂന്നാമത്തെ കേസ്ഓരോ ശരീരത്തിനും ഒരു നിശ്ചിത ഊഷ്മാവിൽ സംഭവിക്കുന്നു, b, d എന്നീ ബിന്ദുക്കൾ, വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന ഊഷ്മാവിനോടൊപ്പം അടുക്കുമ്പോൾ, ഒരു പോയിൻ്റ് k ആയി ലയിക്കുന്നു, അതിൽ അനുബന്ധ ഐസോതെർം ഇൻഫ്ലക്റ്റ് ചെയ്യപ്പെടുന്നു, ഈ ഘട്ടത്തിൽ അതിലേക്കുള്ള സ്പർശനത്തിന് ഒരു തിരശ്ചീന ദിശയുണ്ട്.

ഡോട്ട് കെഇതിനെ ക്രിട്ടിക്കൽ പോയിൻ്റ് എന്ന് വിളിക്കുന്നു, അതിന് മുകളിൽ ഐസോതെർമൽ കംപ്രഷൻ വഴി വാതകത്തെ ദ്രാവകാവസ്ഥയിലേക്ക് മാറ്റുന്നത് അസാധ്യമാണ്, കൂടാതെ അനുബന്ധ പാരാമീറ്ററുകളായ p cr, J cr, T cr എന്നിവയെ ക്രിട്ടിക്കൽ പാരാമീറ്ററുകൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

വിശകലനപരമായി, ശരീരത്തിൻ്റെ നിർണായക അവസ്ഥയ്ക്കുള്ള വ്യവസ്ഥകൾ സമവാക്യങ്ങളാൽ പ്രകടിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു

അവയിൽ ആദ്യത്തേത് k എന്ന ബിന്ദുവിലെ ക്രിട്ടിക്കൽ ഐസോതെർമിന് ഒരു തിരശ്ചീന ടാൻജെൻ്റ് ഉണ്ടെന്ന് കാണിക്കുന്നു, രണ്ടാമത്തേത് - ഐസോതെർമിന് പോയിൻ്റ് k-ൽ ഒരു ഇൻഫ്ലക്ഷൻ ഉണ്ടെന്ന്.

ഈ സമവാക്യങ്ങളും സംസ്ഥാന സമവാക്യവും ഉപയോഗിച്ച്, വാതകാവസ്ഥയുടെ നിർണായക പാരാമീറ്ററുകളുടെ മൂല്യങ്ങൾ നിർണ്ണയിക്കാൻ കഴിയും.

നിർണായക പാരാമീറ്ററുകൾ ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ നിർവചിച്ചിരിക്കുന്നു.

നമുക്ക് വാൻ ഡെർ വാൽസ് സമവാക്യം രൂപാന്തരപ്പെടുത്താം:

നമുക്ക് വേർതിരിക്കാം:

രണ്ടാമത്തെ ഡെറിവേറ്റീവ് ഞങ്ങൾ നിർവചിക്കുന്നു:

ആദ്യ സമവാക്യത്തെ രണ്ടാമത്തേത് കൊണ്ട് ഹരിക്കുന്നു

അതിനാൽ ,

എവിടെ

വാൻ ഡെർ വാൽസ് സമവാക്യം പകരമായി അളവില്ലാത്ത രൂപത്തിൽ പ്രതിനിധീകരിക്കാം.

നിർവ്വചനം

യഥാർത്ഥ വാതകത്തിനായുള്ള അടിസ്ഥാന തെർമോഡൈനാമിക് പാരാമീറ്ററുകൾ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നു.

താഴ്ന്ന മർദ്ദത്തിലും ഉയർന്ന ഊഷ്മാവിലും, മെൻഡലീവ്-ക്ലാപ്പൈറോൺ നിയമവും യഥാർത്ഥ വാതകങ്ങളുടെ സ്വഭാവത്തെ കൃത്യമായി വിവരിക്കുന്നു, എന്നാൽ മറ്റ് സാഹചര്യങ്ങളിൽ യഥാർത്ഥ വാതകങ്ങൾ ആദർശത്തിൽ നിന്ന് ഗണ്യമായി വ്യതിചലിക്കുന്നു. വാൻ ഡെർ വാൽസ് സമവാക്യം ഈ വ്യതിയാനങ്ങൾ കണക്കിലെടുക്കുന്നു.

വാൻ ഡെർ വാൽസ് സമവാക്യ ഫോർമുല

വാൻ ഡെർ വാൽസ് സമവാക്യത്തിന് ഒരു രൂപമുണ്ട്:

ഈ സമവാക്യത്തിൽ, n എന്നത് വാതകത്തിൻ്റെ മോളുകളുടെ എണ്ണമാണ്, p എന്നത് അതിൻ്റെ വോളിയമാണ്, V എന്നത് വാതകം ഉൾക്കൊള്ളുന്ന വോള്യമാണ്, T എന്നത് വാതകത്തിൻ്റെ കേവല താപനിലയാണ്. സാർവത്രിക വാതക സ്ഥിരാങ്കത്തിന് 8.31441 J/(mol K) മൂല്യമുണ്ട്, എല്ലാ വാതകങ്ങൾക്കും തുല്യമാണ്.

വേരിയബിൾ a എന്നത് വാതക തന്മാത്രകൾ തമ്മിലുള്ള ആകർഷണ ശക്തിയുടെ തിരുത്തലാണ്. ഈ ശക്തിയുടെ സ്വാധീനത്തിൽ, തന്മാത്രകൾ പരസ്പരം ആകർഷിക്കപ്പെടുന്നു, വാതകത്തിനുള്ളിൽ, മതിലിലെ മർദ്ദം കുറയ്ക്കുന്നു. വാതക തന്മാത്രകൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്ന ആന്തരിക അളവ് കണക്കിലെടുക്കുന്ന ഒരു തിരുത്തലാണ് വേരിയബിൾ b. ഈ തിരുത്തലുകൾ വാതകത്തിൻ്റെ തരത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു, അവ പട്ടികകളിൽ നിന്ന് കണ്ടെത്താം അല്ലെങ്കിൽ ഇനിപ്പറയുന്ന സൂത്രവാക്യങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് കണക്കാക്കാം:

ഇവിടെയും വാതകത്തിൻ്റെ മർദ്ദവും കേവല താപനിലയും നിർണായക ഘട്ടത്തിൽ, അതായത്, വാതക ഘട്ടം ദ്രാവകത്തിലേക്ക് മാറുന്ന ഘട്ടത്തിൽ.

ഒരു യഥാർത്ഥ വാതകത്തിൽ, തന്മാത്രകൾ തമ്മിലുള്ള ദൂരം ഒരു ആദർശ വാതകത്തേക്കാൾ ചെറുതും തന്മാത്രകളുടെ വലുപ്പവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്താവുന്നതുമാണ്. അതിനാൽ, തന്മാത്രകൾ തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തന ശക്തികൾ വളരെ വലുതായിത്തീരുന്നു. ഒരു വാതക വോള്യത്തിൽ, ഒരു തന്മാത്രയെ എല്ലാ വശങ്ങളിലും മറ്റ് തന്മാത്രകളാൽ ചുറ്റപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, അവയുടെ ആകർഷകമായ ശക്തികൾ സന്തുലിതമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, തന്മാത്ര ഭിത്തിയെ സമീപിക്കുമ്പോൾ, അത് സന്തുലിതമാകാതെ അകത്തേക്ക് "വലിക്കപ്പെടുന്നു". അതിനാൽ, തന്മാത്ര കൂടുതൽ സാവധാനത്തിൽ ഭിത്തിയിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു, ഇത് ചുമരിലെ മർദ്ദം കുറയുന്നു. ഇതാണ് ഭേദഗതി എ കണക്കിലെടുക്കുന്നത്.

കൂടാതെ, ഇൻ്റർമോളിക്യുലർ ഇടപെടലിൻ്റെ ശക്തികൾ കാരണം, യഥാർത്ഥ വാതകങ്ങൾക്ക് ദ്രാവകാവസ്ഥയിലേക്ക് മാറാൻ കഴിയും, കൂടാതെ വാൻ ഡെർ വാൽസ് സമവാക്യം ഈ പരിവർത്തനത്തിന് സമീപമുള്ള വാതകങ്ങളുടെ സ്വഭാവത്തെ കൃത്യമായി വിവരിക്കുന്നു.

ഒരു യഥാർത്ഥ വാതകത്തിൽ തന്മാത്രകൾ തമ്മിലുള്ള അകലം താരതമ്യേന ചെറുതായതിനാൽ, ഒരു തന്മാത്ര ഭിത്തിയിൽ ഇടിക്കാൻ കുറച്ചു ദൂരം സഞ്ചരിക്കണം. അതിനാൽ, വളരെ ഉയർന്ന സമ്മർദ്ദത്തിൽ, മതിൽ സമ്മർദ്ദം വർദ്ധിക്കുന്നു, തിരുത്തൽ ബി ഇത് കണക്കിലെടുക്കുന്നു.

ഹീറ്റ് എഞ്ചിനീയറിംഗിലും തപീകരണ എഞ്ചിനീയറിംഗിലും സ്റ്റീം പാരാമീറ്ററുകൾ നിർണ്ണയിക്കുന്നതിലും ഗ്യാസ് ദ്രവീകരണത്തെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനത്തിലും വാൻ ഡെർ വാൽസ് സമവാക്യം ഉപയോഗിക്കുന്നു.

പ്രശ്നം പരിഹരിക്കുന്നതിനുള്ള ഉദാഹരണങ്ങൾ

ഉദാഹരണം 1

വ്യായാമം ചെയ്യുക	0.2 MPa മർദ്ദത്തിൽ 800 cm3 വോളിയം ഉൾക്കൊള്ളുന്ന 2 ഗ്രാം നൈട്രജൻ ഒരു യഥാർത്ഥ വാതകമായി കണക്കാക്കിയാൽ എന്ത് താപനിലയാണ് ഉള്ളത്?
പരിഹാരം	സൗകര്യാർത്ഥം, നമുക്ക് അളവുകളുടെ മൂല്യങ്ങൾ SI സിസ്റ്റത്തിലേക്ക് പരിവർത്തനം ചെയ്യാം: 800 cm 3 = 0.0008 m 3; 0.2 MPa = 2 10 5 Pa. നൈട്രജൻ്റെ തിരുത്തലുകളുടെ a, b എന്നിവയുടെ പട്ടിക മൂല്യങ്ങൾ: a = 0.136 Pa m 6 / mol 2; b = 3.85 10 -5 m 3 /mol. 4 ഗ്രാമിൽ എത്ര മോളുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നുവെന്ന് നമുക്ക് നിർണ്ണയിക്കാം. ഹൈഡ്രജൻ ഒരു ഡയറ്റോമിക് വാതകമാണെന്ന് നമുക്ക് കണക്കിലെടുക്കാം, അതിനാൽ അതിൻ്റെ തന്മാത്രാ പിണ്ഡം M എന്നത് ഹൈഡ്രജൻ എയുടെ രണ്ട് ആറ്റോമിക് പിണ്ഡങ്ങളുടെ ആകെത്തുകയാണ്. 0.071 മോൾ. വാൻ ഡെർ വാൽസ് സമവാക്യത്തിൽ നിന്ന് നമുക്ക് താപനില പ്രകടിപ്പിക്കാം:
ഉത്തരം

ഉദാഹരണം 2

വ്യായാമം ചെയ്യുക

നിർണായക താപനില T cr = 126 K ഉം ഗുരുതരമായ മർദ്ദം p cr = 3.39 MPa ഉം അറിയാമെങ്കിൽ നൈട്രജൻ്റെ വാൻ ഡെർ വാൽസ് സമവാക്യത്തിലെ തിരുത്തലുകൾ a, b എന്നിവ കണക്കാക്കുക.

പരിഹാരം

വാൻ ഡെർ വാൽസ് സമവാക്യത്തെ p കൊണ്ട് ഗുണിച്ച് ഹരിച്ചാൽ നമുക്ക് വോളിയത്തിന് ഒരു ക്യൂബിക് സമവാക്യം ലഭിക്കും: ഈ സമവാക്യത്തിന് മൂന്ന് വേരുകളുണ്ട്. ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന ഇൻഫ്ലക്ഷൻ പോയിൻ്റിൽ, ഈ വേരുകളെല്ലാം യഥാർത്ഥവും പരസ്പരം തുല്യവുമാണ്. വാതക ഘട്ടം ദ്രാവക ഘട്ടത്തിലേക്ക് മാറുന്ന നിർണായക പോയിൻ്റാണ് ഇൻഫ്ലക്ഷൻ പോയിൻ്റ്. നിർണായക പാരാമീറ്ററുകൾ കണ്ടെത്തുന്നതിന്, ഞങ്ങൾ ഇൻഫ്ലക്ഷൻ പോയിൻ്റിൻ്റെ സവിശേഷതകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു: ആദ്യത്തേതും സമവാക്യങ്ങളും പൂജ്യത്തിലേക്ക് പോകുന്നു. വോളിയത്തിനും താപനിലയ്ക്കുമുള്ള ഈ സമവാക്യങ്ങൾ പരിഹരിച്ച് നിർണായക പാരാമീറ്ററുകൾ നേടാം: വാൻ ഡെർ വാൽസ് സമവാക്യത്തിൽ നിന്നുള്ള സമ്മർദ്ദം പ്രകടിപ്പിക്കുകയും നിർണായക പാരാമീറ്ററുകൾക്കായി ഈ സമവാക്യം എഴുതുകയും ചെയ്യുന്നു, നമുക്ക് ലഭിക്കുന്നത്: നമുക്ക് ഈ സമവാക്യം മാറ്റിസ്ഥാപിക്കാം, പരിഹരിച്ചതിന് ശേഷം നമുക്ക് ലഭിക്കുന്നത്:

മുൻ വിഭാഗങ്ങളിൽ ചർച്ച ചെയ്ത വാതക നിയമങ്ങൾ ഐഡിയൽ വാതകങ്ങൾക്ക് മാത്രം കർശനമായി സംതൃപ്തമാണ്, അവ കേവല പൂജ്യം താപനിലയിലേക്ക് തണുപ്പിക്കുമ്പോൾ ഘനീഭവിക്കില്ല.

കണ്ടൻസേഷൻ പോയിൻ്റിൽ നിന്ന് വേണ്ടത്ര അകലെയുള്ള താപനിലയിലായിരിക്കുമ്പോൾ, അതായത്, തന്മാത്രകൾ തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനം ഇല്ലാത്തപ്പോൾ, വാതക തന്മാത്രകളുടെ ആന്തരിക അളവ് വോളിയവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, വാതക തന്മാത്രകളുടെ അന്തർലീനമായ അളവ് കുറവായിരിക്കുമ്പോൾ, മിക്ക വാതകങ്ങളുടെയും ഗുണങ്ങൾ അനുയോജ്യമായ വാതകത്തിൻ്റെ ഗുണങ്ങളോട് അടുത്താണ്. വാതകത്തിൻ്റെ.

കണ്ടൻസേഷൻ പോയിൻ്റിന് സമീപം (ഉയർന്ന മർദ്ദത്തിലും താഴ്ന്ന താപനിലയിലും), വാതകങ്ങളുടെ ഗുണങ്ങൾ ഒരു ആദർശ വാതകത്തിൻ്റെ ഗുണങ്ങളിൽ നിന്ന് കാര്യമായി വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ഈ സന്ദർഭങ്ങളിൽ നമ്മൾ യഥാർത്ഥ വാതകങ്ങളെക്കുറിച്ച് സംസാരിക്കുന്നു.

അനുയോജ്യമായ വാതകത്തിൻ്റെ 1 മോളിനുള്ള അവസ്ഥയുടെ സമവാക്യം ( വി.എം- മോളാർ വോള്യം) യഥാർത്ഥ വാതകങ്ങളുടെ കാര്യത്തിൽ മാറ്റങ്ങൾ.

യഥാർത്ഥ വാതകങ്ങൾക്ക്, തന്മാത്രകളുടെ ആന്തരിക അളവ് കണക്കിലെടുക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. ഒരു തന്മാത്രയുടെ വോള്യത്തിലേക്ക് മറ്റ് തന്മാത്രകളുടെ നുഴഞ്ഞുകയറ്റത്തെ പ്രതിരോധിക്കുന്ന വികർഷണ ശക്തികളുടെ സാന്നിധ്യം അർത്ഥമാക്കുന്നത് ഒരു യഥാർത്ഥ വാതക തന്മാത്രകൾക്ക് ചലിക്കാൻ കഴിയുന്ന യഥാർത്ഥ സ്വതന്ത്ര വോളിയം മാറില്ല എന്നാണ്. വി.എം, എ വി.എം - ബി, ബി- തന്മാത്രകൾ സ്വയം ഉൾക്കൊള്ളുന്ന അളവ്. വ്യാപ്തം ബിതന്മാത്രകളുടെ ആന്തരിക അളവിൻ്റെ നാലിരട്ടിക്ക് തുല്യമാണ്.

ആകർഷകമായ വാതക ശക്തികളുടെ പ്രവർത്തനം വാതകത്തിൽ അധിക സമ്മർദ്ദം പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നതിലേക്ക് നയിക്കുന്നു, ഇത് ആന്തരിക മർദ്ദം എന്ന് വിളിക്കുന്നു. വാൻ ഡെർ വാൽസ് കണക്കുകൂട്ടലുകൾ അനുസരിച്ച്, ആന്തരിക മർദ്ദം മോളാർ വോള്യത്തിൻ്റെ ചതുരത്തിന് വിപരീത അനുപാതത്തിലാണ്, അതായത്.

എവിടെ എ- വാൻ ഡെർ വാൽസ് സ്ഥിരാങ്കം, ഇൻ്റർമോളിക്യുലാർ ആകർഷണ ശക്തികളെ വിശേഷിപ്പിക്കുന്നു.

ഒരു അനുയോജ്യമായ വാതകത്തിൻ്റെ സമവാക്യത്തിൽ തിരുത്തലുകൾ അവതരിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെ, 1 മോളിലെ വാതകത്തിനുള്ള വാൻ ഡെർ വാൽസ് സമവാക്യം നമുക്ക് ലഭിക്കും.

അത് പരിഗണിച്ച്, നമുക്ക് സമവാക്യം ലഭിക്കും ഒരു ഏകപക്ഷീയമായ പദാർത്ഥത്തിന്:

വാൻ ഡെർ വാൽസ് ഭേദഗതികൾ ( എഒപ്പം ബി) ഓരോ വാതകത്തിനും സ്ഥിരമായ അളവുകളാണ്. അവ നിർണ്ണയിക്കാൻ, അനുഭവത്തിൽ നിന്ന് അറിയാവുന്നതും ആപേക്ഷികമായി പരിഹരിക്കപ്പെടുന്നതുമായ രണ്ട് വാതകാവസ്ഥകൾക്ക് സമവാക്യങ്ങൾ എഴുതുന്നു എഒപ്പം ബി.

സമവാക്യം (9.45) ഇങ്ങനെ എഴുതാം:

നൽകിയതിന് പിഒപ്പം ടിഎന്നതുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് മൂന്നാം ഡിഗ്രിയുടെ ഒരു സമവാക്യമാണ് വി.എംഅതിനാൽ, ഇതിന് ഒന്നുകിൽ മൂന്ന് യഥാർത്ഥ വേരുകൾ അല്ലെങ്കിൽ ഒരു യഥാർത്ഥ, രണ്ട് സാങ്കൽപ്പിക വേരുകൾ ഉണ്ടായിരിക്കാം, മാത്രമല്ല യഥാർത്ഥ പോസിറ്റീവ് വേരുകൾക്ക് മാത്രമേ ഭൗതിക അർത്ഥമുള്ളൂ.

വാൻ ഡെർ വാൽസ് ഐസോതെർമുകൾ, നൽകിയിരിക്കുന്ന T യിൽ V m-നെ ആശ്രയിക്കുന്നതിൻ്റെ വളവുകളാണ്, വാതകത്തിൻ്റെ മോളിനുള്ള വാൻ ഡെർ വാൽസ് സമവാക്യം നിർണ്ണയിക്കുന്നു..

ചില ഊഷ്മാവിൽ Tk - ഗുരുതരമായ താപനില- ഐസോതെർമിൽ (ചിത്രം 9.11) ഒരു ഇൻഫ്ലക്ഷൻ പോയിൻ്റ് മാത്രമേയുള്ളൂ (ഈ ഘട്ടത്തിൽ അതിലേക്കുള്ള ടാൻജെൻ്റ് അബ്സിസ്സ അക്ഷത്തിന് സമാന്തരമാണ്). ഡോട്ട് കെ - നിര്ണ്ണായക ബിന്ദു, ഈ പോയിൻ്റുമായി ബന്ധപ്പെട്ട വോളിയം വി.കെസമ്മർദ്ദവും പി കെഎന്നും വിളിച്ചു വിമർശനാത്മകം. ഐസോതെർമിൽ Tkവിളിച്ചു നിർണായക ഐസോതെർം.

ഉയർന്ന താപനിലയിൽ ( ടി > ടി കെ) ഒരു യഥാർത്ഥ വാതകത്തിൻ്റെ ഐസോതെർം ഒരു ആദർശ വാതകത്തിൻ്റെ ഐസോതെർമിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമാകുന്നത് അതിൻ്റെ ആകൃതിയുടെ ചില വികലതയിലൂടെ മാത്രമാണ്, ഇത് ഏകതാനമായി കുറയുന്ന വക്രമായി അവശേഷിക്കുന്നു. കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ ( ടി ) ഐസോതെർമുകൾക്ക് തരംഗ സമാനമായ ഒരു വിഭാഗമുണ്ട്, ആദ്യം ഏകതാനമായി താഴേക്ക് പോകുന്നു, തുടർന്ന് ഏകതാനമായി മുകളിലേക്ക് പോകുന്നു, തുടർന്ന് വീണ്ടും ഏകതാനമായി താഴേക്ക് പോകുന്നു.

കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ ഐസോതെർമുകൾ ( ടി< T k ) ഒരു സമ്മർദ്ദ മൂല്യത്തിലേക്ക്, ഉദാഹരണത്തിന്, p 1മൂന്ന് വോളിയം മൂല്യങ്ങളുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു വി 1 , വി 2 ഒപ്പം വി 3, ഒപ്പം ടി > ടി കെ- ഒരു വോളിയം മൂല്യം. നിർണായക ഘട്ടത്തിൽ, മൂന്ന് വോള്യങ്ങളും (മൂന്ന് വേരുകൾ) ഒത്തുചേരുകയും തുല്യവുമാണ് വി.കെ.

എന്നതിലെ ഐസോതെർം പരിഗണിക്കുക ടി< T k ചിത്രത്തിൽ. 9.12

അരി. 9.12 ചിത്രം. 9.13

1-3, 5-7 വിഭാഗങ്ങളിൽ വോളിയം കുറയുന്നു വി.എംസമ്മർദ്ദം പിവർദ്ധിക്കുന്നു. 3-5 വിഭാഗത്തിൽ, പദാർത്ഥത്തിൻ്റെ കംപ്രഷൻ സമ്മർദ്ദം കുറയുന്നതിലേക്ക് നയിക്കുന്നു; അത്തരം അവസ്ഥകൾ പ്രകൃതിയിൽ സംഭവിക്കുന്നില്ലെന്ന് പ്രാക്ടീസ് കാണിക്കുന്നു. സെക്ഷൻ 3-5 ൻ്റെ സാന്നിധ്യം അർത്ഥമാക്കുന്നത് വോളിയത്തിൽ ക്രമാനുഗതമായ മാറ്റത്തോടെ, പദാർത്ഥത്തിന് ഒരു ഏകീകൃത മാധ്യമത്തിൻ്റെ രൂപത്തിൽ എല്ലായ്പ്പോഴും നിലനിൽക്കാൻ കഴിയില്ല എന്നാണ്; ചില ഘട്ടങ്ങളിൽ, അവസ്ഥയിൽ പെട്ടെന്നുള്ള മാറ്റവും പദാർത്ഥത്തിൻ്റെ വിഘടനവും രണ്ട് ഘട്ടങ്ങളായി സംഭവിക്കണം. അങ്ങനെ, യഥാർത്ഥ ഐസോതെർം 7-6-2-1 ഒരു തകർന്ന വര പോലെ കാണപ്പെടുന്നു. ഭാഗം 7-6 വാതകാവസ്ഥയുമായി യോജിക്കുന്നു, ഭാഗം 2-1 ദ്രാവകാവസ്ഥയുമായി യോജിക്കുന്നു. ഐസോതെർം 6-2 ൻ്റെ തിരശ്ചീന വിഭാഗവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട സംസ്ഥാനങ്ങളിൽ, പദാർത്ഥത്തിൻ്റെ ദ്രാവക, വാതക ഘട്ടങ്ങൾക്കിടയിൽ സന്തുലിതാവസ്ഥ നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു.

ഐസോതെർമുകളുടെ കുടുംബത്തിലെ തിരശ്ചീന വിഭാഗങ്ങളുടെ അങ്ങേയറ്റത്തെ പോയിൻ്റുകളിലൂടെ നിങ്ങൾ ഒരു രേഖ വരയ്ക്കുകയാണെങ്കിൽ, നിങ്ങൾക്ക് ഒരു മണി-ആകൃതിയിലുള്ള വക്രം ലഭിക്കും (ചിത്രം 9.13), ദ്രവ്യത്തിൻ്റെ രണ്ട്-ഘട്ട അവസ്ഥകളുടെ മേഖലയെ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു. ഈ വക്രവും ക്രിട്ടിക്കൽ ഐസോതെർമും ഡയഗ്രാമിനെ വിഭജിക്കുന്നു പി,വി.എംഐസോതെർമിന് കീഴിൽ മൂന്ന് മേഖലകളായി: മണിയുടെ ആകൃതിയിലുള്ള വക്രത്തിന് കീഴിൽ രണ്ട്-ഘട്ട അവസ്ഥകളുടെ ഒരു മേഖലയുണ്ട് (ദ്രാവകവും പൂരിത നീരാവി), അതിൻ്റെ ഇടതുവശത്ത് ദ്രാവകാവസ്ഥയുടെ മേഖലയും വലതുവശത്ത് പ്രദേശവുമാണ് ജോഡി. ആവി- നിർണായകത്തിന് താഴെയുള്ള താപനിലയിൽ വാതകാവസ്ഥയിലുള്ള ഒരു പദാർത്ഥം. പൂരിത നീരാവി- ദ്രാവകവുമായി സന്തുലിതാവസ്ഥയിലുള്ള നീരാവി.

8, 9 അധ്യായങ്ങൾക്കുള്ള പ്രശ്നങ്ങൾ

1. ഒരു പാത്രത്തിൽ പൊതിഞ്ഞ അനുയോജ്യമായ വാതകത്തിൻ്റെ ഒരു മാതൃക പരിഗണിക്കുക. യഥാർത്ഥ ഗ്യാസുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ അമിതമായി കണക്കാക്കുകയോ വിലകുറച്ച് കാണുകയോ ചെയ്യുന്നു (നൽകിയതിന് വിഒപ്പം ടി) മൂല്യങ്ങൾ: a) ആന്തരിക ഊർജ്ജം; b) പാത്രത്തിൻ്റെ ഭിത്തിയിൽ വാതക സമ്മർദ്ദം?

2. ഒരു നിശ്ചിത വാതകത്തിൻ്റെ ആന്തരിക ഊർജ്ജം 55 MJ ആണ്, ഭ്രമണ ചലനത്തിൻ്റെ ഊർജ്ജം 22 MJ ആണ്. ഈ വാതകത്തിൻ്റെ ഒരു തന്മാത്രയിൽ എത്ര ആറ്റങ്ങൾ ഉണ്ട്?

3. ഒരു സന്തുലിതാവസ്ഥയിൽ വായു ഉണ്ടാക്കുന്ന ലിസ്റ്റ് ചെയ്ത വാതകങ്ങളിൽ ഏതൊക്കെ തന്മാത്രകളാണ് ഏറ്റവും ഉയർന്ന ശരാശരി ഗണിത വേഗതയുള്ളത്? 1) N 2 ; 2) O 2; 3) എച്ച് 2; 4) CO 2 .

4. സ്ഥിരമായ പിണ്ഡമുള്ള ചില വാതകങ്ങൾ ഒരു സന്തുലിതാവസ്ഥയിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്ക് മാറ്റുന്നു. വേഗത വഴി തന്മാത്രകളുടെ വിതരണം മാറുന്നുണ്ടോ: a) മാക്സ്വെൽ വക്രത്തിൻ്റെ പരമാവധി സ്ഥാനം; b) ഈ വക്രത്തിന് കീഴിലുള്ള പ്രദേശം?

5. വാതകത്തിൻ്റെ അളവ് കൂടുകയും താപനില കുറയുകയും ചെയ്യുന്നു. സമ്മർദ്ദം എങ്ങനെ മാറുന്നു? പിണ്ഡം സ്ഥിരമാണ്.

6. ഒരു വാതകത്തിൻ്റെ അഡിയാബാറ്റിക് വികാസ സമയത്ത്, അതിൻ്റെ അളവ് മാറുന്നു വി 1 മുതൽ വി 2. സമ്മർദ്ദ അനുപാതങ്ങൾ താരതമ്യം ചെയ്യുക ( പി 1 /p2), വാതകം ആണെങ്കിൽ: a) monatomic; ബി) ഡയറ്റോമിക്.

7. ഒരു ഇലാസ്റ്റിക് ഹെർമെറ്റിക് ഷെൽ ഉള്ള ഒരു ബലൂൺ അന്തരീക്ഷത്തിൽ ഉയരുന്നു. ഉയരത്തിനനുസരിച്ച് താപനിലയും വായു മർദ്ദവും കുറയുന്നു. ഒരു ബലൂണിൻ്റെ ലിഫ്റ്റിംഗ് ഫോഴ്‌സ് ഇതിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു: a) വായു മർദ്ദം; b) താപനിലയിൽ?

8. H 2, Ar എന്നീ രണ്ട് വാതകങ്ങൾക്കുള്ള അഡിയബാറ്റുകൾ ചിത്രം കാണിക്കുന്നു. ഏതൊക്കെ ഗ്രാഫുകളാണ് H 2 മായി യോജിക്കുന്നതെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുക. 1)I, III; 2) I, IV; 3)II, III; 4)II,IV.

9. 1 മുതൽ 2 മീ 3 വരെയും 2 മുതൽ 4 മീ 3 വരെയും വോളിയത്തിലെ ഐസോതെർമൽ മാറ്റത്തിൽ വാതക വികാസത്തിൻ്റെ പ്രവർത്തനം താരതമ്യം ചെയ്യുക.

10. ഒരു വാതകം, വികസിക്കുന്നു, അതേ അവസ്ഥയിൽ നിന്ന് വോളിയം കൊണ്ട് കടന്നുപോകുന്നു വി 1 മുതൽ വോളിയം വരെ വി 2: a) ഐസോബാറിക്; ബി) അഡിയാബാറ്റിക്കലി; സി) ഐസോതെർമൽ. ഏത് പ്രക്രിയകളിലാണ് വാതകം ഏറ്റവും കുറഞ്ഞതും ഏറ്റവും കൂടുതൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നതും?

11. ഊഷ്മാവിൽ താഴെ പറയുന്നവയിൽ ഏതാണ് ഉയർന്ന പ്രത്യേക താപ ശേഷിയുള്ളത്?

1) O 2; 2) എച്ച് 2; 3) അവൻ; 4) Ne; 5) I 2.

12. വിപുലീകരണ പ്രക്രിയകളിൽ വാതകത്തിൻ്റെ ആന്തരിക ഊർജ്ജം എങ്ങനെ മാറുന്നു: a) ഐസോബാറിക്; ബി) അഡിയബാറ്റിക്?

13. ഒരു അജ്ഞാത വാതകം നൽകുന്നു. നൽകിയാൽ ഏത് തരത്തിലുള്ള വാതകമാണെന്ന് കണ്ടെത്താൻ കഴിയുമോ:

എ) പി, വി, ടി, എം; b) പി, ടി, ആർ; സി) ജി, സിവി? താപ ശേഷിയുടെ ക്ലാസിക്കൽ സിദ്ധാന്തം വാതകത്തിന് ബാധകമാണ്.

14. വാതകത്തിൻ്റെ മോളാർ താപ ശേഷിയുടെ അടയാളങ്ങൾ നിർണ്ണയിക്കുക ( എം= const, വാതക തന്മാത്രകൾ കർക്കശമാണ്) അതിനുള്ള ഒരു പ്രക്രിയയിൽ T 2 V= const, വാതകമാണെങ്കിൽ: a) monatomic; ബി) ഡയറ്റോമിക്.

15. ഐഡിയൽ ഗ്യാസ് മോഡലിൽ നിന്ന് തന്മാത്രകൾ തമ്മിലുള്ള ആകർഷണ ശക്തികൾ കണക്കിലെടുക്കുന്ന ഒരു മാതൃകയിലേക്ക് നമുക്ക് മാറാം. മോളാർ താപ ശേഷി എങ്ങനെ മാറുന്നു? സിവിഒപ്പം സി പിനൽകിയതിന് വിഒപ്പം ടി?

16. അനുയോജ്യമായ വാതകം അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു എൻസ്ഥിരമായ ഊഷ്മാവിൽ തന്മാത്രകൾ വികസിക്കുന്നു. ഏത് നിയമമനുസരിച്ചാണ് ഗ്യാസ് മൈക്രോസ്റ്റേറ്റുകളുടെ എണ്ണം വർദ്ധിക്കുന്നത്? w? 1) w~വി; 2) w~വി എൻ; 3) w~ln വി; 4) ശരിയായ അനുപാതം നൽകിയിട്ടില്ല.