Real gazlar molekulalar orasidagi uzaro ta'sir kuchlari vs potensial energiyasi

Cd  qism moddaning gaz holatiga mos keladi.
af  qism ad ( tarmoqning davomi hisoblanadi va ko`pincha moddaning bu holatiga o`ta qizigan suyuqlik deyiladi. o`ta qizigan suyuqlik deb ochiq idishda qaynash temperaturasidan yuqori temperaturagacha qizdirilgan, biroq qaynamayotgan suyuqlikka aytiladi. Bunda suyuqlik erkin bo`lganda ya`ni uning massasi o`zgaradi. Ammo bizni yopiq idishdagi aniq massali suyuqlik yoki gazning tabiati qiziqtiradi.
Rasmdagi Сd va af qismlarga mos keluvchi holatlar va fвd ga metastabil holatlar deb ataladi.
Shunga asosan, Van-Der Vaals izotermalari bilan tajribadan olingan izoterma orasidagi farqni tushuntirish mumkin bo`ladi. Holat tenglamasining V<sub>3</sub> ildiziga mos keluvchi holatlar nostabil va metastabil bo`lganliklari tufayli tajribada ko`zatilmaydi. Ikkita А va В molekula orasidagi masofani r bilan beglilaymiz. Ularni tortishish kuchi f<sub>1</sub> manfiy, itarshi kuchini f<sub>2</sub> musbat deymiz.
Bu kuchlar mos ravishda o`zaro tortishadigan molekulalarning Е_р va o`zaro itarishadigan Е<sub>р</sub> potensial energiyalarni hosil qiladi (20.4-rasm). Shuningdek 20.5-rasmda ifodalanganidek real gazlarda molekulalarni o`zaro ta`siri ular bir-biriga tegmasdanoq ya`ni r₀ masofadan ta`sirlanadi.

20.4-rasm 20.5-rasm

f₁ va f₂ kuchlarga Е_Р1 va Е_Р2 potensial energiyalar mos keladi.

20.5-rasmdan А  molekulani qo`zg`almas deb, В  molekulani A molekulaga nisbatan harakatlanadi deymiz. L ( nuqtadа Van-Der-Vaals tenglamasining ahamiyati shundaki, bu moddaning faqatgina ikkita suyuq va gazsimon fizikasi mavjudligini tavsiflash bilan cheklanmaydi. U kritik temperatura va kritik holatining ham muhim faktlaridan bevosita kelib chiqadi.
Temperatura o`zgarganda bu izotermalarning qanday o`zzgarishini ko`raylik. РV grafikda Karbon oksidiga tegishli izotermalar berilgan (20.6-rasm). Bu izotermalar a va в ning qiymatlari tajribadan olingan:


qiymatlari uchun hisoblangan.



20.6-rasm
Bu konstantalarning eksperimental ravishda qanday aniqlanishi grafikda keltirilgan. 20.6-rasmdagi egri chiziqlardan temperatura ko`tarilgan sari izotermalarning yuqoriroq joylashishi ko`rinib turibdi. Ammo shunday temperaturada (31,4^оС da) izotermaning maksimum va minimum birlashib ва qiymatlarda Karbonad angidridi (СО₂) ning eksperimental izotermalari Burilish nuqtasiga aylanadi. Demak, temperatura ko`tarilgan sari hajmning bosimning ayni bir qiymatiga mos keluvchi uchta qiymati orasidagi farq tobora kamayib boradi, ya`ni Van-Der Vaals tenglamasining uchta ildizi orasidagi farq kamayadi.
Karbon angidrid (СО₂) ning eksperimental izotermalari

Kritik nuqtada moddaning siqiluvchanligi cheksizlikka teng bo`lishini aytish kerak. Bunda gazning siqiluvchan holati

formula bilan xarakterlanadi. Biroq kritik nuqtada bo`lgani uchun binobarin,  ham  ga teng bo`ladi.
Van-Der Vaals izotermalari gazning xossalarini ideal gaz izotermasiga qaraganda aniqroq aks etibgina qolmay, gazlarning suyulish protsessini, shuningdek issiqlikning Т_к kritik temperatura va bu temperaturaga mos keluvchi qolgan ikki kritik parametr  V_к kritik hajm va Р_к kritik bosimning qiymatlarini hisoblash qiyin emas.
Haqiqatdag ham, Van-Der Vaals tenglamasi (20.10) ning chap qismi, ya`ni quyidagi

ifoda Т=Т_к va Р=Р_к qiymatlarda aniq kub bo`ladi va uni quyidagicha ifodalash mumkin:
(20.11)
Bu tenglik ayniy ravishda bajarilishi uchun V ning birday darajalarining koeffitsientlari tenglamaning ikki tomonida o`zaro teng bo`lishi kerak:

Bu tenglamalar sistemasini yechib, kritik parametlarning a va в konstantalar orqali ifodalangan qiymatlarini olamiz: juda kam siquvchanlik xosasini ham (A.K.Kinoin va I.K.Kinoin «Molekulyar fizika» T.O`qituvchi, 1978. 230-246 betlar) aks ettiriladi.
Van-der Vaals izotermalari orasidagi burilishlari bor bo`lgan izotermalarni urilishlari bo`lmagan izotermalardan ajratib turuvchi bir izoterma bor. Bu izoterma kritik deyiladi, bunga mos bo`lgan temperatura Т_к esa kritik temperatura deyiladi. Kritik izotermada burilishlar sohasi o`rnida faqat K burilish nuqtasigina bo`ladi. K-nuqta kritik nuqta deyiladi. unga mos bo`lган V_к ва Р_к bosim esa kritik hamj va kritik bosim deyiladi.



20.7-rasm.
Kritik temperatura tushunchasi dastlab D.I.Mendeleyev tomonidan 1861- yilda kiritilgan. 20.7-rasmda quyidagicha xulosaga keladi.
1. Kritik temperatura Т_к yuqori temperaturada modda faqat holatdagina mavjud bo`la oladi. T- temperaturasi kritik temperatura Т<sub>к</sub> dan yuqori bo`lgan gazni qanaqa siqish bilan suyuq holatga o`tkazib bo`lmaydi. Kritik temperaturadan past temperaturalarda modda bosimga qarab gazsimon holatda yoki bir vaqtning o`zida ikki faza: suyuqlik va tuyingan bug` holatlarida mavjud bo`lishi mumkin. 2.Tuyingan bug`ning elastikligi Р₀ shu berilgan moddaning kritik bosimi Р_к dan katta qiymatga ega bo`la olmaydi.
3. Moddaning suyuq holatdagi hajmi berilgan miqdor moddaning kritik hajmidan katta qiymatlariga ega bo`la olmaydi. Ko`pchilik suyuqliklarning va ularni aralashmalarining kritik temperaturalarining M.P.Avenarius va uning shogirdlari A.I.Nadejdin, V.I.Zayoicheveskiy va boshqalar tekshirdilar. Jumladan A.I.Nadejdin 1885- yilda suvning kritik temperaturasinи (374^оС) birinchi bo`lib aniqlanid. Mashhur rus fizigi A.G.Stoletov ham moddaning kritik massasi bilan shug`ullangan. U mavjud eksperimental materiallarni analiz qiladi va ularni nazariy ma`lumotlar bilan batafsil solishtirib chiqdi.