Реальные газы и их свойства. Свойства и фазовые переходы реальных газов

Свойства и фазовые переходы реальных газов

Раздел 2. Реальные газы. Водяной пар

Вопросы для самопроверки

1. Какой цикл называется прямым и какой обратным?

2. С помощью каких величин определяют степень совершенства прямых и обратных циклов?

3. Из каких процессов состоит цикл Карно?

4. Сформулируйте теорему Карно?

5. Какой цикл называется регенеративным?

6. Как влияет необратимость на процесс преобразования теплоты в работу?

7. В чем сущность второго закона термодинамики?

8. Приведите различные формулировки второго закона термодинамики.

9. Приведите аналитическое выражение второго закона термодинамики?

10. В чем сущность статистического истолкования второго закона термодинамики.

11. Как связаны энтропия и термодинамическая вероятность состояния?

12. В чем заключается различие между адиабатным и изоэнтропным процессами? В каких случаях адиабатный процесс является одновременно и изоэнтропным?

13. Что такое эксергия теплоты?

14. Приведите выражение для эксергетического КПД.

15. Как идут линии основных процессов в Ts – диаграмме идеального газа?

16. Приведите формулы для расчета изменения энтропии идеального газа в различных процессах.

17. Как строится абсолютная термодинамическая шкала температур?

Раздел содержит пять тем, одну лабораторную работу (№ 4) и контрольную работу (зад. № 5,6,7,8). А также вопросы для самопроверки и контрольный тест из десяти вопросов (№ 2). Максимально возможное число баллов по этому разделу составит 45 баллов для очно-заочной форм обучения.

Термодинамические свойства реальных веществ. Фазовая pv – диаграмма. Уравнение Ван – Дер – Ваальса. Критические параметры веществ. Принцип соответственных состояний. Термодинамическое подобие. pv – p – диаграмма. Коэффициент сжимаемости. Условия равновесия при фазовом переходе. Правило фаз Гиббса. Парообразования и конденсация. Зависимость давления насыщенного пара от температуры. Теплота фазового перехода. Плавление. Сублимация. Уравнение Клапейрона – Клаузиуса. Фазовая pT – диаграмма. Тройная точка. Аномалии воды.

По теме не предусмотрены лабораторные и контрольные работы. После изучения теоретического материала следует ответить на вопросы для самопроверки по этой теме. Ответы можно найти в учебниках [1,3].

В реальных газах учитываются объемы молекул и силы межмолекулярного взаимодействия между молекулами. При очень малых расстояниях преобладают силы отталкивания, а с увеличением расстояний начинают преобладать силы притяжения. Поэтому молекулы реального газа обладают внутренней потенциальной энергией. Внутренняя потенциальная энергия реальных газов зависит от среднего расстояния между молекулами.

Сжимаемость реальных газов – способность вещества изменять свой объем под действием всестороннего давления. Наличие у молекул реальных газов конечного по величине объема и сил притяжения между молекулами являются отличительными признаками реальных газов от идеальных.

Сжимаемость газов при давлениях до 100 МПа, по мере приближения их плотности к плотности жидкостей, становится близкой к сжимаемости жидкостей. Для описания термодинамических свойств реальных газов, как было отмечено ранее, применяется уравнение Ван – Дер – Ваальса

. (2.1)

Численные значения постоянных a, b, R подсчитываются по критическим параметрам вещества: Т_к – критической температуре, р_к – критическому давлению, v_к – критическому удельному объему, которые определяются экспериментально.

Таблица 2.1