Изотермы реального газа
Изотермы реального газа — это графики зависимости давления \(p\) от объёма \(V\) при постоянной температуре \(T\). В отличие от идеального газа, при достаточно низкой температуре такая кривая может содержать участок конденсации газа в жидкость.
Вид изотерм
При больших температурах и объёмах изотерма похожа на гиперболу: при уменьшении объёма давление возрастает. В этой области газ ведёт себя почти как идеальный, поэтому приблизительно выполняется закон Бойля—Мариотта.
При температуре ниже критической изотерма имеет особый горизонтальный участок. Здесь давление почти не изменяется, а часть газа превращается в жидкость или, наоборот, испаряется. Горизонтальный участок соответствует сосуществованию жидкости и пара. Чем ниже температура, тем раньше начинается конденсация.
При критической температуре горизонтальный участок исчезает: газ и жидкость перестают различаться по свойствам. Выше критической температуры газ нельзя превратить в жидкость только сжатием. Точный вид таких кривых описывает, например, уравнение Ван-дер-Ваальса. Все изотермы являются частью диаграмм состояния газа.
Газ сжимают при постоянной температуре. Сначала объём уменьшается, а давление растёт. Если температура ниже критической, после достижения давления насыщенного пара дальнейшее сжатие в основном уменьшает объём жидкой и газовой фаз, а давление остаётся почти постоянным.
Изотерма — это график при постоянной температуре. График при постоянном давлении называется изобарой, а при постоянном объёме — изохорой. Нельзя применять формулу \(pV=\text{const}\), если температура изменяется.
Что происходит с давлением на горизонтальном участке изотермы при температуре ниже критической?
Главное
- Изотерма показывает зависимость \(p\) от \(V\) при постоянной температуре.
- Ниже критической температуры на изотерме возможен горизонтальный участок конденсации.
- Выше критической температуры газ нельзя сжатием превратить в жидкость.