Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Сивухин Д.В. -> "Общий курс физики термодинамика и молекулярная физика" -> 173

Общий курс физики термодинамика и молекулярная физика - Сивухин Д.В.

Сивухин Д.В. Общий курс физики термодинамика и молекулярная физика — Физматлит, 1970. — 565 c.
Скачать (прямая ссылка): obshiykurstermodinamika1970.djvu
Предыдущая << 1 .. 167 168 169 170 171 172 < 173 > 174 175 176 177 178 179 .. 240 >> Следующая

8. Теория Ван-дер-Ваальса, которую мы излагали выше, при всей ее простоте дает стройную, качественно верную картину поведения вещества при его превращениях из жидкого состояния в газообразное и обратно. Она впервые привела в систему запутанные явления, связанные с такими превращениями. Невольно испытываешь чувство восхищения перед простотой и красотой теории, охватывающей столь громадный круг явлений. И тем не менее мы еще очень далеки от полного физического понимания этих явлений. В наиболее интересной области сильно сжатых газов и жндкосієй, включая область двухфазных состояний вещества, уравнение Ван-дер-Ваальса не только не обосновано теоретически, но даже приводит к значительным количественным расхождениям с опытом. Теория Ван-дер-Ваальса может быть охарактеризована как термодинамическая теория, основанная на уравнении состояния, которое является результатом экстраполяции теоретических и экспериментальных данных. Между тем, всякая последовательная молекулярная теория должна без привлечения каких бы то ни было добавочных соображений дать полную количественную и качественную картину поведения вещества и, в частности, его фазовых превращений. Такой физической теории пока еще нет.
ЗАДАЧИ
1. Применим к круговым процессам LBCL и CAGC (рис. 98) равенство Клаузиуса (101.2). Тогда найдем, что площади циклов LBCL и CAGC равны нулю, т. е. кривая LBCAQ должна совпадать с прямой LCG. В чем причина этого противоречия?
Решение. Дело в том, что в двухфазной области изображающая точка определяет состояние вещества не однозначно. Она может изображать равновесное состояние либо двухфазной системы, либо физически однородного, но абсолютно
§ 102]
КРИТИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ
393
неустойчивого вещества. Рассмотрим, например, цикл LBCL. В точке С при переходе с кривой ВС на прямую CL физически однородное вещество распадается на жидкость и газ. Это — необратимый процесс. К нему равенство Клаузиуса неприменимо. Надо пользоваться неравенством (38.5). В рассматриваемом случае оно сводится к неравенству <§> Р dV 0 и означает, что площадь цикла
LBCL
LBCL отрицательна. Это действительно так. Для обратного цикла LCBL площадь положительна, и неравенство Клаузиуса выполняться ие может. Это означает, что такой цикл невозможен, т. е. в точке С вещество нз двухфазного состояния не может превратиться в однофазное. Аналогично обстоит дело с циклом GACG. Прямой цикл GACG термодинамически возможен, обратный — невозможен.
2. Чему равна теплоемкость Ср вещества в двухфазном состоянии, изображаемом точкой под кривой ALKG (рис. 100)?
О т ист. Ср = оо. Достаточно заметить, что в указанной области изобары совпадают с изотермами.
§ 102. Свойства вещества в критическом состоянии.
Определение критических параметров
1. Понятие критической температуры и критического состояния, как уже указывалось выше, было введено Эндрюсом на основе исследования экспериментальных изотерм углекислоты (С02). Предшественниками Эндрюса были Каньяр де ля Тур (1776—1859) и Д. И. Менделеев (1834—1907). Каньяр де ля Тур в 1822 г. заметил, что кварцевый шарик, помещенный в запаянную с обоих концов толстую металлическую трубу, заполненную спиртом, перекатывался в ней, почти не встречая сопротивления, когда труба была нагрета выше определенной температуры. С целью сделать явление видимым Каньяр де ля Тур повторил опыт, заменив металлическую трубу запаянными толстостенными стеклянными трубками, заполненными различными жидкостями. Оказалось, что указанное явление наступает при температуре исчезновения видимой границы раздела между паром и жидкостью. На основе таких опытов Каньяр де ля Тур пришел к заключению, что для каждой жидкости существует такая температура, выше которой вещество может существовать только в газообразном состоянии. К аналогичному заключению пришел и Д. И. Менделеев в 1861 г. Он заметил, что при определенной температуре прекращалось поднятие жидкости в капиллярах, т. е. поверхностное натяжение обращалось в нуль. При той же температуре обращалась в нуль скрытая теплота парообразования. Такую температуру Менделеев назвал температурой абсолютного кипения. Выше этой температуры, согласно Менделееву, газ не может быть сконденсирован в жидкость никаким увеличением давления.
2. Критическую точку К мы определили как точку перегиба критической изотермы, в которой касательная к изотерме горизонтальна (см. § 100, пункт 1). Ее можно определить также как точку, в которую в пределе переходят горизонтальные участки изотерм при повышении температуры до критической (см. рис. 100). На этом
394
РЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ
[ГЛ. VIII
основан способ определения критических параметров Р fit Vk> принадлежащий Эндрюсу. Строится система изотерм при различных температурах. Предельная изотерма, у которой горизонтальный участок LG переходит в точку, будет критической изотермой, а указанная точка — критической точкой. Недостаток способа Эндрюса заключается в его громоздкости.
3. Значительно более простым является метод исчезновения мениска, по существу принадлежащий Каньяруде ля Туру. Берется стеклянная или кварцевая ампула, частично заполненная жидкостью. Воздух из ампулы удаляется кипячением, а затем ампула запаивается. После этого ампула будет заполнена физически неоднородным веществом, состоящим из жидкости и ее насыщенного пара, отделенными друг от друга резкой видимой границей, называемой
Предыдущая << 1 .. 167 168 169 170 171 172 < 173 > 174 175 176 177 178 179 .. 240 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed