a, b lμ các hằng số phụ thuộc vμo chất khí tra bảng Trang 192 sách bμi tập áp suất cμng cao thì ảnh hưởng của nội áp vμ cộng tích cμng rõ... Đ2.Đường đẳng nhiệt lý thuyết Van-der-Waals v
Trang 1Ch−¬ng 17
KhÝ thùc vμ chuyÓn pha
Trang 2Đ1 Phương trình trạng thái của khí thực
• Phương trình trạng thái Clapayron-Medeleev
đối với 1 mol khí lý tưởng: pV=RT (Các phân
tử không kích thước, không tương tác)
• Thực tế phân tử khí có kích thước ~3.10-8cm chiếm thể tích ~1,4.10-23cm3 chiếm 1/1000 thể tích khối khí
• thay V bằng V-b; b -cộng tích m3/mol để ý
đến thể tích do các phân tử chiếm
â p(V-b)=RT
• Thực tế có tương tác giữa các phân tử
â nội áp pi bổ chính vμo áp suất:
Trang 3a, b lμ các hằng số phụ thuộc vμo chất khí (tra bảng Trang 192 sách bμi tập)
áp suất cμng cao thì ảnh hưởng của nội áp vμ
cộng tích cμng rõ
RT )
b V
)(
V
a p
(
+
RT
m )
b
m v
)(
v
a
m p
2
μ
= μ
ư μ
+
V
m v
μ
=
μ
m
v m
=
i
p b
V
RT
ư
=
2
2 i
V
a )
V
N (
~
II I
pi~n0 mật độ hạt lớp I vμ pi~n0 lớp II
->pi~n02 =>
a-N.m4/mol2 (phụ thuộc
bản chất chất khí)
Một mol khí thực:
m kg khí
pi lμm
p giảm
Trang 4Đ2.Đường đẳng nhiệt lý thuyết Van-der-Waals vμ
đường đẳng nhiệt thực nghiệm Andrews
1 đường đẳng nhiệt lý
thuyết
• Khi T=TK đường có điểm uốn
K (tới hạn) tại pK,VK- tiếp tuyến
song song với trục hoμnh
•Khi T>TK đường đẳng nhiệt giống của khí lý tưởng (hypecbol)
p
V
T > T K
T < T K
V K
K
p K
T K
• Khi T<TK đường đẳng nhiệt có đoạn lồi
lõm khác với của khí lý tưởng
Trang 52 V
a b
V
RT
−
=
0
dV dp =
bR 27
a
8
; b
27
a p
; b 3
0 dV
p
d
2
2
=
0 V
a 2 )
b V
(
RT
3 K
2 K
=
+
−
−
0 V
a
6 )
b V
(
RT
2
4 K
3 K
=
−
K
3 K
K
V
a )
b V
( 3
RT V
=
−
TÝnh c¸c gi¸ trÞ tíi h¹n
K
K K
2 K 2
P 8
RT
; P
64
T R
27
Trang 62.Đường đẳng nhiệt thực nghiệm Andrews
p
A
T<TK:AB-Khí; BC-Khí &Hơi (hạt lỏng)=trạng thái bão hoμ; Bắt đầu từ C-hoá lỏng hoμn toμn
•T->TK thì BC->K TK= 304K,
pK= 73at VK=9,6.10-5m3/mol
Chuông BKC & TK tạo thμnh 4 vùng: 1- T>TK
không thể hoá lỏng; 2- T<TK khí có thể hoá
lỏng; 3- Hơi bão hoμ; 4- Khí hoá lỏng;
Khí+hơi
V C V K V B V
T >TK
T <TK
TK
K
B
C 3
2
Nén đẳng nhiệt khí CO2 tại T
khác nhau
• T>TK không thể hoá lỏng->
giống hypecbol như khí LT
D
Trang 73 So sánh đường đẳng nhiệt lý thuyết
Van-der-Waals vμ đường đẳng nhiệt thực
nghiệm Andrews:
Phương trình Van-der-Waals cho đường đẳng
nhiệt của khí thực trừ trạng thái hơi bão hoμ:
• T>TK giống nhau;
• TK giống nhau: Cùng có điểm tới hạn K với
tiếp tuyến song song với OV
• T<TK Khác nhau chỗ lồi lõm vμ vùng hơi bão hoμ, nhưng nếu khí sạch trên đường thực nghiệm
một đoạn của lý thuyết
• ứng dụng: Hoá lỏng khí ở T<TK vμ p cao
Trang 8§3.Néi n¨ng cña khÝ thùc, hiÖu øng
Joule-Thompson
δAi- c«ng do néi ¸p pi
cña ph©n tö g©y ra dV:
∑
= +
=
j
tnj j
dnj tn
W U
RT 2
i
m W
j
dnj
dV V
a dV
p
A
2 i
i = =
δ
∫
∞
−
V
2 V
i )
( tn )
V ( tn
V
a dV
V
a A
W W
V
a
m RT
2
i
m U
2
2
μ
− μ
=
1 Néi n¨ng cña
khÝ thùc:
§éng n¨ng:
VËy néi n¨ng khÝ
thùc: U=U(T,V)
Trang 92 Hiệu ứng Joule-Thompson
Lμ hiện tượng nhiệt độ của khí thực thay đổi khi giãn nở đoạn nhiệt vμ không trao đổi công với
bên ngoμi
(ΔT <0 hiệu ứng dương -> lμm lạnh,
ΔT > 0 hiệu ứng âm)
HƯ âm, dương phụ thuộc vμo nhiệt độ xảy ra
đối với khí cụ thể:
HƯ dương đối với H2 ở T<200K, He2 ở T<40K
P1P1P1 V1 PV 2 2P2 P2
P2
P1
Trạng thái
1(p1,V1,T1)
Trạng thái 2(p2,V2,T2)
Trang 10•Khí ở bên trái M, 1 nén, 2 giãn p1, p2 không đổi
vμ p1> p2 Pit tông 1 ép sát M-> V’1=0
Bên trái khối khí nhận công: A1=-p1(0-V1)=p1V1 Bên phải nhận công:A2=-p2(V2-0)=-p2V2
• Tổng công cả hệ nhận: A=A1+A2=0
• Nội năng: ΔU= Q+A=0 mμ U=U(T,V)
p 1 V 1 p 2
T 1 M
T 2
1, 2 -pit tô ng M-vách xốp
p 1 > p 2 ,V 2 >V 1
Trạng thái đầu (p1,V1,T1) Trạng thái cuối (p2,V2,T2)
0 dV
T
) V
U (
dT V
) T
U (
∂
∂ +
∂
∂
ΔV ≠ 0->ΔT ≠ 0 Giãn: V2>V1-> T1 ≠ T2-> ΔT = T2 - T1
... trái khối khí nhận cơng: A1< /sub>=-p1< /sub>(0-V1< /sub>)=p1< /sub>V1< /sub> Bên phải nhận cơng:A2=-p2(V2-0 )=-p2V2•... data-page= "10 ">
? ?Khí bên trái M, nén, giãn p1< /sub>, p2 không đổi
vμ p1< /sub>> p2 Pit tông ép sát M-> V’1< /sub>=0
Bên trái khối khí nhận... TK tạo thμnh vùng: 1- T>TK
khơng thể hố lỏng; 2- T<TK khí hố
lỏng; 3- Hơi bão hoμ; 4- Khí hố lỏng;
Khí+ hơi
V