Real qazların böhran parametrlərinin hesablanması. Real qazların daxili enerjisi. Coul-Tomson effekti

Real qazların böhran parametrlərinin hesablanması. Real qazların daxili enerjisi. Coul-Tomson effekti

Məlum olduğu kimi ideal qazlar, ölçüləri və bir – birləri ilə qarşılıqlı təsiri nəzərə alınmayan çox kiçik, nizamsız hərəkət edən eyni cür molekullar toplusundan ibarətdir. Onların molekulları özləri ilə və qabın divarı ilə elastik toqquşurlar. İdeal qazdan fərqli olaraq real qazlarda molekulların ölçüləri və onlar arasında qarşılıqlı təsir qüvvələri nəzərə alınır.

İdeal qazlar Mendeleyev – Klapeyron tənliyi ilə izah olunur, yəni 1 mol qaz üçün həmin tənlik

PV=RT

Real qazlara bu tənliyi tətbiq etmək mümkün olmur. Ona görə də bu tənliyə müəyyən əlavələr edilməlidir. Belə ki, bu tənlikdə molekulların xüsusi həcmləri və onlar arasındakı qarşılıqlı təsir qüvvəsi nəzərə alınmamışdır. Mendeleyev – Klapeyron tənliyinə müəyyən əlavələri daxil edən alim Van – der – Vaals olmuşdur. Van – der – Vaals həmin tənliyə 2 kəmiyyət əlavə edilmişdir. Onlardan biri qazın xüsusi həcmi, digəri isə onun təzyiqinə aiddir. Hesablamar göstərir ki, orta hesabla hər bir molekulun həcmi - dir. Amma hər bir sm³ havanın tərkibində olan molekulların tutduğu həcm isə - dir. Təzyiq artdıqca molekulların sərbəst hərəkətləri olan həcm azalır. Ona görə də içərisində qaz olan qabın həcmi V – dirsə, onda qazın həqiqi həcmi bundan müəyyən “b” qədər az olur, yəni V – b olur. Onda qazın hal tənliyi aşağıdakı şəkil alır:

P(V – b)=RT (1)

Burada “b” həddindən artıq sıxılmış qazın və ya bir moldakı real qaz molekullarının həcmidir. V – b – yə isə qazın sərbəst həcmi deyilir. Onda (1) – dən

Olur.

Əgər olarsa, onda olur, buradan da olur. Beləliklə, olarsa, onda “b” qazın malik olduğu həcmini göstərəcəkdir.

Mendeleyev – Klapeyron tənliyindəki P qaza təsir edən xarici təzyiqdir. Bu təzyiqdən əlavə molekullar arasında qarşılıqlı təsir qüvvəsinin hesabına onların daha da sıxılmasına səbəb olduğundan, onda ümumi təzyiq: P + P₁ olur. Belə halda bir mol real qazın hal tənliyi:

(2) olur.

Burada V₀ bir mol real qazın həcmidir. Əgər vahid həcmdəki molekulların sayı n olarsa, onda ~ n² ilə mütənasib olur və olduğundan onda olur. Onda qazın daxili təzyiqi olur. Bu ifadəni (2) – də nəzərə alsaq, onda

(3) olur.

(3) tənliyi real qazlar üçün Van – der – Vaals tənliyi adlanır. Burada “a” molekullar arasında cazibə qüvvəsini, “b” isə molekulların xüsusi ölçüsünün göstərir. Xüsusi halda a=b=0 olarsa, onda (3) ifadəsi qazın hal tənliyini verəcəkdir.

Van – der – Vaals tənliyinə əsasən müxtəlif temperaturlarda P və V arasındakı asılılıq qrafikləri Van – der – Vaals izotermləri verir. (Şəkil 1)

Şəkildən görünür ki, tem. artdıqca onda izotermin qabarıq və çöküklüyü düzəlməyə başlayır. Boyl – Moriot qanununa görə izotermlər şəklini alır. Həmin izotermlərdən birini T – tem – a uyğun halına baxaq.

Bir mol qaz üçün Van – der – Vaals tənliyi:



Şəkil 1.

Buradan alırıq:

(4)

Böhran tem – da (T_b)V₁=V₂=V₂=V₃=V_b olduğu üçün axırıncı ifadə

olur.

Böhran temperaturu elə temperaturdur ki, həmin temperaturda və ondan yüksək temperaturda olan qazı heç bir təzyiq ilə onu maye halına çevirmək mümkün deyil. Uyğun olaraq qazın həcmin, təzyiqin və temperaturun böhran qiymətlərini (4) – də yerinə yazsaq alarıq.

(5)

(4) və (5) tənliklərindəki uyğun əmsal bir – birinə bərabər olduğundan aşağıdakını yazmaq olar:

(6)

Axırıncı tənliklərdən aşağıdakını alırıq:

(7)

Təcrübi yolla V_b, P_b və T_b – nin qiymətlərini tapsaq. Onda (7) tənliklərə əsasən a və b – nin qiymətlərni hesablamaq olar.