Термодинамическое поведение газов | Глава 8 – Термодинамика материалов (7-я)

Last Minute Lecture — это студенческий проект, который в настоящее время полностью финансируется студентами, считающими, что образовательные ресурсы должны оставаться бесплатными и доступными. Если Last Minute Lecture помог вам в учебе, пожалуйста, рассмотрите возможность поддержки проекта. ❤️ https://lastminutelecture.com/support/ Все главы теперь доступны бесплатно на нашей новой платформе: https://lastminutelecture.com 📚 В этой главе представлено подробное сравнение простого теоретического поведения идеального газа и сложного наблюдаемого поведения реальных газов, устанавливающее закон идеального газа в качестве идеальной модели для сравнения. Различия возникают главным образом потому, что частицы реального газа занимают конечный объем и обладают присущими им силами атомного или молекулярного взаимодействия, в отличие от невзаимодействующих, безобъемных частиц идеального газа. Исследуются термодинамические свойства идеальных газов, показывая, что молярная свободная энергия Гиббса логарифмически возрастает с повышением давления. Это приводит к определению общепринятого стандартного состояния как одного моля чистого газа при давлении в одну атмосферу и интересующей температуре. При изучении газовых смесей состав определяется с помощью мольной доли (X sub i /sub ), а удельный вклад давления каждого компонента определяется его парциальным давлением (ρ sub i /sub ); закон Дальтона о парциальных давлениях связывает парциальное давление компонента с его мольной долей и общим давлением. В главе вводятся парциальные молярные величины, указывая, что парциальная молярная свободная энергия Гиббса совпадает с химическим потенциалом (μ sub i /sub ) этого компонента в растворе. Анализ смешивания идеальных газов показывает, что изменение внутренней энергии и энтальпия смешивания равны нулю, поскольку отсутствуют взаимодействия. Процесс смешивания является самопроизвольным исключительно из-за отрицательной свободной энергии Гиббса смешивания, которая обусловлена положительной энтропией смешивания. Отклонения в реальных газах численно определяются с помощью коэффициента сжимаемости (Z), определяемого как отношение давления к объему к R, умноженному на температуру, которое равно 1 для идеального газа. Изотермические пути сжатия для реальных газов показывают отчетливые P-V изотермы, демонстрирующие сосуществование жидкости и пара ниже критической температуры. Критическая точка — это конкретное состояние, в котором молярные объемы жидкости и пара становятся одинаковыми. Более того, когда давление, температура и объем выражаются относительно их критических параметров (редуцированных переменных), все газы подчиняются единому соотношению, известному как закон соответствующих состояний. Полуэмпирическое уравнение Ван дер Ваальса моделирует реальные газы, добавляя члены к закону идеального газа для коррекции сил притяжения и конечного объема частиц, правильно предсказывая критическую точку, существование фазового перехода из пара в жидкость и пределы внутренней стабильности, известные как спинодальные точки. Для точного термодинамического описания сильно неидеальных газов вводится понятие фугитивности (f) для замены давления в идеальном соотношении свободной энергии Гиббса, определяя стандартное состояние как состояние, в котором фугитивность равна единице. Другие эмпирические модели включают вириальное уравнение состояния, которое выражает коэффициент сжимаемости в виде степенного ряда давления или обратного объема. Спасибо, что вы были частью нашей небольшой семьи «Лекции в последнюю минуту»! ⚠️ Дисклеймер: Эти краткие обзоры созданы исключительно в образовательных и развлекательных целях. Они содержат пояснения и перефразированные краткие изложения, призванные помочь студентам понять ключевые идеи из упомянутых учебников. Last Minute Lecture не связан, не спонсируется и не поддерживается ни одним издателем или автором учебников. Все названия учебников, имена и изображения обложек — если они показаны — используются в рамках добросовестного использования исключительно для идентификации обсуждаемого произведения. Некоторые части текста и повествования созданы с помощью инструментов искусственного интеллекта для повышения доступности и согласованности. Несмотря на все усилия по обеспечению точности, эти материалы предназначены для дополнения, а не замены официальных учебных материалов, лекций или профессиональных учебных пособий. Всегда обращайтесь к оригинальному учебнику и методическим пособиям для преподавателей за полной и достоверной информацией.