Внутренняя энергия реального газа складывается из кинетической энергии теплового движения его молекул (определяет внутреннюю энергию идеального газа, равную СVТ) и потенциальной энергии межмолекулярного взаимодействия. Потенциальная энергия реального газа обусловлена только силами притяжения между молекулами. Наличие сил притяжения приводит к возникновению внутреннего давления на газ: p/= . Работа, которая затрачивается для преодоления сил притяжения, действующих между молекулами газа, как известно из механики, идет на увеличение потенциальной энергии системы, т. е. δA=p'dVm или δWp = dVm, откуда Wp=-a/Vm (постоянная интегрирования принята равной нулю). Знак минус означает, что молекулярные силы, создающие внутреннее давление р/, являются силами притяжения. Учитывая оба слагаемых, получим, что внутренняя энергия моля реального газа Um=CVT - a/Vm (9.7) растет с повышением температуры и увеличением объема. Если газ расширяется без теплообмена с окружающей средой (адиабатический процесс, т.е. δQ = 0) и не совершает внешней работы (расширение газа в вакуум, т.е. δΑ = 0), то на основании первого начала термодинамики: δQ = (U2—U1 ) + δA получим, что U1 = U2. (9.8) Следовательно, при адиабатическом расширении без совершения внешней работы внутренняя энергия газа не изменяется. Равенство (9.8) справедливо как для идеального, так и для реального газов, но физический смысл его для обоих случаев совершенно различен. Для идеального газа равенство U1 = U2 означает равенство температур (T1 = Т2), т.е. при адиабатическом расширении идеального газа в вакуум его температура не изменяется. Для реального газа из равенства (9.8), учитывая, что для моля газа U1 = CVT1 – a/V1 U2 = CVT2 - a/V2, (9.9) получаем T1 - Т2= . Так как V2 > V1, то Т1 > Т2, т.е. реальный газ при адиабатическом расширении в вакуум охлаждается. При адиабатическом сжатии в вакуум реальный газ нагревается.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Внутренняя энергия реального газа» з дисципліни «Курс лекцій з загальної фізики, орієнтований на будівельні спеціальності»
