Ізотерми реальних газів

Ізотерми Ван-дер-Ваальса – графіки залежності між тиском p і молярним об'ємом Vm при Т = const для реальних газів, визначуваних рівнянням Ван-дер-Ваальса. На рис. 5.2 надані ізотерми Ван-дер-Ваальса для 1 моля газу для п'яти різних температур. Як випливає з рисунка, при високих температурах (Т > Тк) ізотерма Ван-дер-Ваальса близька до ізотерми ідеального газу. При температурі Тк на ізотермі спостерігається тільки одна точка перегину К, в ній дотична до кривої паралельна осі абсцис. Ізотерму, що проходить через точку К – критичну точку, називають критичною. Відповідні критичній точці об'єм Vк і тиск рк називають також критичними. Стан з критичними параметрами (рк, Vк, Тк) називають критичним станом. При температурах нижчих за критичну (Т < Тк) спостерігаються хвилеподібні ділянки. Крім того, при Т < Тк є стани, в яких кожному тискувідповідають три точки ізотерми (три різні об'єми). З підвищенням температури ці точки зближуються і при Т = Тк зливаються в одну – точку К.

Перетворюючи рівняння Ван-дер-Ваальса (5.4) до вигляду

одержали рівняння третього ступеня щодо молярного об'єму Vm. Залежно від числових значень це рівняння може мати або три дійсні корені, або один і два комплексних, причому фізичний сенс мають тільки дійсні позитивні корені. Першому випадку відповідають ізотерми Ван-дер-Ваальса при Т < Тк, другому – ізотерми при Т > Тк.