Реальные газы

Модель идеального газа достаточно точно описывает лишь часть экспериментальных данных. Более точно описывают поведение газов модели реальных газов. В этих моделях учитываются в качестве поправок и конечный объем частиц газа, и взаимодействие между ними.

Уравнение реального газа Ван-дер-Ваалъса для одного моля газа:

Постоянные а и b характеризуют конкретное вещество и определяются экспериментально. Постоянная а описывает отличие давления газа на стенку при учете взаимодействия между частицами газа от давления идеального газа. Постоянная b характеризует объем, занимаемый собственно частицами газа.

Изотермы газа Ван-дер-Вааль-са изображены на рис. При высоких значениях температуры (Т₃) изотермы реального газа близки к изотермам идеального газа. Т_к называется критической температурой. При Т = Т_к изотерма реального газа имеет лишь точку перегиба. Изотермы реального газа при Т <Т_к (например, Т¹, или Т₂) описывают как газообразное, так и жидкое состояние. При Т > T_k нет таких давлений, при которых существовала бы жидкая фаза.

При больших значениях объема (на участке АВ) реальный газ по своему поведению близок к идеальному На участке BC'DE'F сосуществуют жидкая и газообразная фазы. На участке GF изотерма описывает жидкость. Экспериментальная изотерма ABC'DE'FG отличается от изотермы Ван-дер-Ваальса прямолинейным участком. Участок FE описывает перегретую (неустойчивую) жидкость. Участок ВС описывает переохлажденный (неустойчивый) пар. Участки FE и ВС называются также метастабильными состояниями, поскольку присутствие небольших инородных тел приводит к кипению или конденсации.