194

A    r ). (Uimm :t«u

KW rmhni v>. o ty un rws w:

194    6 6*2 DOSKONAŁY I 6*2r RZECZYWISTE SIŁY MlĘDZYCZĄSTECZKOWE

znacznie ułamek wyrażający liczbę cząsteczek obdarzonych dużą prędkością, a równocześnie obniża się maksimum krzywej, izn ułamek cząsteczek obdarzonych najczęściej spotykaną prędkością. Statystyczne prawa rozkładu energii w gazie doskonałym prowadzą także do wniosku, ze stosunek liczby cząsteczek obdarzonych energią równą lub większą od dowolnie obranej wartości F.‘ do całkowitej liczby cząsteczek w gazie wyraża sic ułamkiem

c-^e*^T    (6.9)

w którym c oznacza podstawę logarytmów naturalnych. K i T — stalą gazową i temperaturę bezwzględną.

6.4. GAZY RZECZYWISTE I RÓWNANIE VAN DER WAALSA

Jak już powiedziano, w dostatecznie wysokich temperaturach i pod dostatecznie niskim ciśnieniem większość gazów zachowuje się jak gaz doskonały. W miarę obniżania temperatury, a więc zbliżania się do temperatury skroplenia gazu. oraz w miarę zwiększania ciśnienia obserwujemy coraz większe odstępstwa od praw gazu doskonałego. Do poprawnego opisu zachowania się gazu nie wystarcza juz równanie <6 5). zawierające tylko pierwszy współczynnik wirialny. Konieczne jest wprowadzenie dalszych współczynników. a więc użycie pełnego równania wirialncgo (6.1).

Odstępstwa od praw gazu doskonałego są spowodowane dwiema przyczynami. Po pierwsze w przypadku wysokich ciśnień, tj. w przypadku znacznego zmniejszenia objętości gazu. a tym samym znacznego zmniejszenia odległości pomiędzy cząsteczkami, coraz poważniejszą rolę zaczynają odgrywać .siły przyciągania pomiędzy cząsteczkami Na występowanie tego rodzaju sił po raz pierwszy zwrócił uwagę uczony holenderski Johannes van der Waals (1873 r.) i z tego powodu często nazywa się je siłami van der Waalsa. Siły międzycząstcczkowc umożliwiają skroplenie gazu. Ich cechą charakterystyczną jest 10. ze zanikają bardzo szybko w miarę oddalania się cząsteczek od siebie.

Drugą przyczyną odstępstw od praw gazu doskonałego w zakresie wysokich ciśnień jest fakt. ze cząsteczki gazu mają określoną skończoną objętość. W dotychczasowych rozważaniach objętość tę pomijaliśmy całkowicie, przyjmując istnienie cząsteczek gazu o znikomo małych rozmiarach. Równanie stanu gazu doskonałego v = nRT/p wiedzie nas do zupełnie fałszywego wniosku, ze w miarę obniżania temperatury objętość gazu maleje do zera. Jest rzeczą oczywistą, że najmniejsza objętość, jaką gaz może zająć, ma skończoną wartość, różną od zera. a zależną od objętości własnej cząsteczek.

Pierwszy z wymienionych powodów odstępstw od praw gazu doskonałego, działanie sił międzycząsteczkowych, przyczynia się do zmniejszenia objętości gazu rzeczywistego w porównaniu z gazem doskonałym o tej samej temperaturze i ciśnieniu. Pakt natomiast, że cząsteczki wykazują określoną objętość, wpływa na zwiększenie objętości gazu w porównaniu z gazem doskonałym. Zależnie od warunków temperatury i ciśnienia przeważa w silnie sprężonym gazie wpływ pierwszego lub drugiego czynnika.