Реальные газы. Жидкости. Твердые тела

1. Реальные газы. Жидкости. Твердые тела

Модель реального газа.
Уравнение Ван-дер-Ваальса

2.

F
0
Модель идеального газа
взаимодействие
упругим ударом
r0
r
Модель реального газа
F

3.

F
Модель идеального газа
взаимодействие
упругим ударом
0
r0
r
Модель реального газа
F

4. Сила взаимодействия F и потенциальная энергия взаимодействия Eр двух молекул

5.

Модель идеального газа:
pV
M
RT
Модель Ван-дер-Ваальса
p p мол V b
M
RT
( p pст pвнут p мол )
p мол
a
2;
V
b ~ Vмол
Уравнение Ван-дер-Ваальса
a
M
RT
p 2 V b
V
Ван-дер-Ваальс
(van der Waals) Ян
(1837 – 1923)

6. Реальные газы. Жидкости. Твердые тела

Конденсация реального газа.
Изотермы Ван-дер-Ваальса

7.

Изотермы реального газа
р
р = const
p
Q
Q
Q
изотермы реального газа
T2
T1
V
T2 >T1

8. Водяной пар (1) и вода (2). Молекулы воды увеличены примерно в 5·107 раз.

Водяной пар (1) и вода (2). Молекулы
воды увеличены примерно в 5·107 раз.

9.

Область I – жидкость,
p
область II – двухфазная система
«жидкость + насыщенный пар»,
Ткр
III
K
область III –
газообразное вещество.
T >Tкр
K – критическая точка
T < Tкр
I
II
V

10.

Изотермы Ван-дер-Ваальса
a
M
RT
p 2 V b
V
p
pкр
a
p
27b 2
K
Ткр
Vкр
V 3b
V
площади равны
(правило Максвелла)
8a
T
27 Rb

11. Реальные газы. Жидкости . Твердые тела

Область двухфазных состояний.
Равновесие фаз.
Критическое состояние

12.

p
Ткр
В двухфазном состоянии II:
III
ргаз рнас ~ T
K
газ
I
II
Vж
При T Tкрит :
V
Vж Vгаз ; ж газ
Vгаз
ρ
М
М
; ж
Vгаз
Vж
ρж
При T Tкрит :
ж газ кр
ρкр
ρг
Tкр
T

13.

Определение: теплота, идущая на изменение
фазового состояния вещества, называется
теплотой фазового превращения
или
скрытой теплотой перехода

14.

Диаграмма состояния
V=const
Кривая плавления
Тв
Ж
1
Кривая
сублимации
3
2
4
Газ
Кривая
испарения

15.

р
2
К
Ж
Тв
Тр
1
Газ
Т

16. Реальные газы. Жидкости . Твердые тела

Дырочная модель жидкости

17.

В кристаллах – дальний порядок
В жидкостях – ближний порядок
микрополости – «дырки»
(~ 10% V)

18.

τ – время оседлой жизни
τ ~ 10 - 8 c
τ0 – средний период
колебаний молекул
около положения
равновесия
τ/ τ0 ~ 103-105
0e
W
kT
W – энергия активации
1. t >> τ - перескоки в сторону действия силы:
текучесть жидкости.
2. t << τ - жидкость ведет себя как упругая среда:
сопротивляется не только изменению объема,
но и формы.

19. Реальные газы. Жидкости . Твердые тела

Кристаллы.
Классическая теория теплоемкости
кристаллов. Закон Дюлонга-Пти

20.

Кристаллическая решетка поваренной соли

21.

Простые кристаллические решетки:
1 – простая кубическая решетка;
2 – гранецентрированная кубическая решетка;
3 – объемноцентрированная кубическая решетка;
4 – гексагональная решетка.

22.

Движение атомов в кристалле
y
x
z

23.

Движение атомов в кристалле
y
x
z

24.

F
кол
r
3
2 kT 3kT
2
U мол N A 3kT
NA k R
U мол 3RT
dU мол
dQ dQмол
cV
dT
dT
dT
c 3R - закон Дюлонга
– Пти
Дюлонг
Пьер Луи
(1785 – 1838)
Пти
Алекси Терез
(1791 – 1820)

25.

c 3R - закон Дюлонга – Пти
c
3R
эксперимент
~ Т3
0
300 - 400
T, K