ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Уравнения состояния вещества из "Физическая химия веществ при высоких давлениях" Величины, характеризующие макроскопические состояния тел, называют термодинамическими. Чтобы изучить состояние и свойства какого-либо тела (или системы тел), следует определить соответствующие термодинамические величины, например, объем V, температуру Т, внутреннюю энергию U, энтальпию Я, теплоемкость С, изобарно-изотермический потенциал Опт. д. [c.8] Величины, совокупностью которых определяется состояние системы, взаимосвязаны, так как изменение одной величины вызывает изменение других (необязательно всех, но в крайнем случае хотя бы одной). Математически зависимости термодинамических величин выражаются дифференциальными уравнениями, которые выводятся из первого и второго начал термодинамики. [c.8] В качестве примера приведем несколько уравнений, которые выражают зависимость некоторых термодинамических функций от давления при постоянной температуре. [c.8] Принимая во внимание уравнение (1), получаем (2). [c.9] Функциональная зависимость между давлением, объемом и температурой /(р, V, Т)—О называется уравнением состояния вещества или уравнением состояния. Знание уравнения состояния чрезвычайно важно, так как по уравнениям термодинамики конкретные вычисления возможны только тогда, когда вид функции / известен. [c.10] Но уравнение состояния нельзя вывести на основании первого и второго начала термодинамики. Поэтому вид уравнения определяется либо на основании опыта, либо исходя из теоретических соображений. Задачей же расчетов свойств реальных систем является использование уравнения состояния в сочетании с общими термодинамическими уравнениями. Уместно привести слова выдающегося ученого А. В. Раковского Известно, что чистая термодинамика сама по себе в значительной степени бесплодна для ее оплодотворения необходимо знание уравнений состояния систем. Здесь — трагедия нашей науки. Огромной мощности аппарат термодинамики спотыкается о наше незнание действительных уравнений состояний... . [c.10] Но одним каким-нибудь уравнением, выражающим функциональную связь определенной совокупности переменных, располагать необходимо. [c.10] Уравнения (1) — (5) можно написать так, что в правой части их будут находиться величины из совокупности переменных (О, р, Т) или [11, V, 5) или какой-либо еще. [c.10] Обычно применяют совокупность переменных р—V—Т, так как она имеет то практическое преимущество, что ее параметры можно непосредственно получить из опыта. Другими словами, при термодинамических расчетах чаще всего используются уравнения состояния. [c.11] В настоящее время известно около двухсот уравнений состояния газов и жидкостей, основанных как на теоретических представлениях, так и на опытных данных. Рассмотрим некоторые из них в порядке возрастающей сложности. [c.11] Оно выводится на основании предположения, что между молекулами нет взаимодействия, а сами молекулы являются материальными точками. [c.11] Рассмотрим некоторые из термодинамических уравнений (1) — (5), используя зависимости, вытекающие из соотношения (6), например уравнение (2). [c.11] Если же проводить опыты с сильно разреженными газами, то вывод о независимости энтальпии от давления правилен. [c.12] Таким образом, энтропия идеального газа при посто янной температуре уменьшается (знак минус) обратно пропорционально росту давления. Опыты с реальными газами показывают, что энтропия уменьшается с увеличением давления, но не по закону обратной пропорциональности, что естественно, поскольку по мере уплотнения вещества степень хаотичности движения частиц убывает по индивидуальному для каждого вещества закону. Энтропия реальных веществ гораздо слабее уменьшается с увеличением давления, нежели в случае идеального газа. [c.12] Исследуем зависимость внутренней энергии системы от давления (5). [c.12] Таким образом, получается, что внутренняя энергия идеального газа не зависит от давления. Такое заключение в применении к реальным газам является ошибочным. Для сильно разреженных газов это справедливо (внутренняя энергия идеального газа определяется, как известно, только температурой). [c.12] Часто в современной литературе употребляется в качестве единицы давления бар, равный 10 паскалей, т. е. бар=10 Па, а также производные от него килобар (1 кбар=10 Па=100 МПа) и мегабар (1 Мбар=10 Па=100 ГПа). [c.13] Для идеального газа 2=1 при любом давлении. [c.14] Вернуться к основной статье