Реальные газы.

Реальные газы состоят из атомов, которые в свою очередь состоят из заряженных ядер, вокруг которых вращаются заряженные частицы – электроны. Между ними действуют электрические силы, радиус действия которых неограничен.

В разделе «электродинамика» рассматривались такие системы («Дипольный момент системы»), где - дипольный момент молекулы.

.

Вывод: вокруг реальных молекул существуют реальные электрические поля. Таким образом, в реальном газе пренебрегать взаимодействием между молекулами нельзя.

Это взаимодействие характерно тем, что на больших расстояниях преобладают силы притяжения, которые на небольших расстояниях, сравнимых с размерами молекул, переходят в силы отталкивания.

Притяжение молекул характеризуется уменьшением потенциальной энергии (потенциальная энергия определяется работой, которую нужно совершить, чтобы систему создать).

Данный график отражает зависимость потенциальной энергии от расстояния.

Получим выражение для свободной энергии реального газа.

.

,

- элемент объема, связанный с пространственными координатами.

.

- см. рисунок предыдущей лекции.

- такое расстояние, на котором силы притяжения начинают заметно проявляться, - расстояние, сравнимое с размерами молекул, - наибольшее из отрицательных по модулю значений потенциальной энергии взаимодействия.

,

.

Найдем давление

,

Т. к. :

(*)

В курсе общей физики для реальных газов экспериментально дается уравнение Ван-дер-Ваальса.

Для реального газа

,

- некоторые константы, значения которых для различных газов установлены.

Выразим из этого выражения давление.

. (**)

Сравним (*) и (**), по признаку знаков соотнесем слагаемые.

,

,

Физический смысл - половина реального объема молекул в одном моле.

Вывод: макроскопический параметр выразили через микроскопический .

Аналогично можно выразить через , приравняв два других слагаемых.

Лекция 11