|
Joul-Tomson effekti deyiladi. Bu hodisa real gaz xossalarining ideal gaz xossalaridan farq qilishining natijasidir.
Gazning kengayishi natijasida sovishidan iborat bo‘lgan effektga Joul-Tomson musbat effekti, gazning kengayishi natijasidan isishidan iborat bo‘lgan effektga Joul-Tomson manfiy effekti deb ataladi. Keyinchalik Joul-Tomson effektining ishorasi Van der Vaals tenglamasidagi a va b tuzatmalardan qaysi birining roli kattaroq bo‘lishiga bog‘liq ekanligi aniqlandi.
Joul-Tomson effekti bilan Van der Vaalsning
tenglamasidagi a va b tuzatmalar orasidagi bog‘lanishni aniqlash uchun potensial egri chiziqlardan (grafiklardan) foydalanish mumkin.
Tushunarli bo‘lishi uchun ikkita ayrim-ayrim holni: 1) Van der Vaals tenglamasidagi a tuzatmani nazarga olmaslik mumkin bo‘lgan gazni; va 2) b tuzatmani nazarga olmaslik mumkin bo‘lgan gazni tekshirib ko‘raylik.
Biz yuqorida Van der Vaals tenglamasidagi a tuzatma molekulalar orasidagi tortishish kuchlarining mavjud bo‘lishi bilan bog‘liq ekanligini ko‘rgan edik. Shuning uchun birinchi holda molekulalar orasidagi tortishish kuchlarini nihoyatda kichik deb olib, faqat itarish kuchlarinigina hisobga olish kerak. U holda molekulalarning o‘zaro ta'sir potensial energiyasi Ep, molekulalar orasidagi r masofaning funksiyasi sifatida rasmda ko‘rsatilgan egri chiziq bilan tasvirlanadi.
Gazning p1 bosimi katta bo‘lganda molekulalar orasidagi o‘rtacha masofa r1 kichik bo‘ladi; p2 bosim kichik bo‘lganda o‘rtacha masofa r2 katta bo‘ladi. Shunga ko‘ra, bosim kamayishi bilan ichki potensial energiyaning kamaya borishi 20-5a rasmda ko‘rinib turibdi:
Ammo ΔEp < 0 bo‘lganda (III) tenglikdan ΔE >0 ekanligi kelib chiqadi.
Shunday qilib, quyidagi xulosaga kelamiz: Van der Vaals tenglamasidagi a tuzatmani nazarga olmaslik mumkin bo‘lgan, lekin b tuzatma sezilarli ahamiyat kasb etadigan gaz kengayganida isiydi.
Ikkinchi hol nuqtaviy deb olinishi mumkin bo‘lgan kichik o‘lchamli molekulalarga taaluqlidir. Bu esa molekulalar orasidagi masofa yetarli darajada katta bo‘lganda ular orasidagi itarish kuchlari sezilarli bo‘lmaydi demakdir. Faqat (to‘qnashish paytlaridan boshqa vaqtlarda) potensial energiya Ep ning masofa r ga, 20-5b rasmda tasvirlanganidek, bog‘lanishga mos bo‘lgan tortishish kuchlarinigina nazarga olishga tir keladi.
Endi potensial energiya manfiy va uning son qiymati r ning o‘sishi bilan kamayadi, shuning uchun:
Bundan, (III) tenglikka asosan ΔT <0 ekanligi kelib chiqadi. Van der Vaals tenglamasidagi b tuzatmani nazarga olmaslik mumkin bo‘lganida, lekin a tuzatma muhim ahamiyat kasb etganida, gaz kengayishda soviydi.
Agar real gaz uchun molekulalarning xususiy hajmini hisobga oluvchi b tuzatma asosiy rol o‘ynasa, bunday real gaz Joul-Tomson manfiy effektini beradi; agar real gaz molekulalar orasidagi tortishish kuchlarini hisobga oluvchi a tuzatma asosiy rolni o‘ynasa, bunday real gaz Joul-Tomson musbat effektini beradi.
Ayni bir gaz uchun, uning harorati va bosimiga qarab, goh b tuzatma, goh a tuzatma katta rol o‘ynashi mumkin. Shu sababli, tashqi sharoitga qarab, ayni bir real gazning o‘zi goh musbat, goh manfiy Joul-Tomson effektini berishi mumkin. Juda katta bosimlarda har qanday gaz uchun ham molekulalarning xususiy hajmi, ya'ni, b tuzatma kattaroq ahamiyat kasb etadi, demak, juda katta bosimlarda barcha gazlar Joul-Tomson manfiy effektini beradi.
Bosim p va harorat T ning ba'zi qiymatlarida har ikki a va b tuzatmalarning roli birday bo‘ladi; bunday holatdagi real gaz Joul-Tomson nol effektini beradi, ya'ni, gaz kengayganda isimaydi ham, sovimaydi ham. Joul-Tomson effekti nolga teng bo‘lgan holat inversiya nuqtasi deyiladi. Inversiya nuqtalarining to‘plami, grafikda ifodalanganda rasmda ko‘rsatilgandek egri chiziqni hosil qiladi. p va T ning berilgan qiymatlariga mos kelgan nuqta uchun Joul-Tomson effekti, u nuqta inversiya chizig‘ining qaysi tarafida yotishiga qarab, manfiy yoki, musbat ishoraga ega bo‘lishi mumkin: agar u pastda bo‘lsa, Joul-Tomson effekti musbat, agar nuqta egri chiziqdan yuqorida bo‘lsa, Joul-Tomson effekti manfiy bo‘ladi.\
Do'stlaringiz bilan baham: |
