 |
|
Закон Дальтона. Парциальное давление
В случае смеси газов каждый индивидуальный газ оказывает давление не зависящее от присутствия в смеси других газов. Такое давление называют парциальным давлением и соответственно для смеси идеальных газов общее давление смеси равно сумме парциальных давлений всех газов (закон Дальтона).
р = р1 + р2 + р3 + …
При переходе к реальным газам законы, выведенные для идеальных газов, можно применять только в условиях близких к нормальным (1 атм, 0 оС). При повышении давления и понижении температуры отличия возрастают, что не позволяет применять их для описания реальных процессов. При этом газы можно разделить на две группы. Для таких трудно сжижаемых газов как водород, гелий, неон, а также азот, аргон, кислород, метан и других газов, температуры кипения которых близки к температуре кипения жидкого воздуха, отличия даже при давлении 50 атм не превышают 5%. Наоборот, для легко конденсирующихся газов: диоксид углерод, диоксид серы, хлор, хлористый метил отклонения даже при комнатных условиях достигают 2-3%.
5.3 Закон Бойля-Мариотта. Сжижение газов. Критические давление, температура, объем
Для идеальных газов р·v = соnst, то есть повышение давления приводит к прямо пропорциональному уменьшению объема. Действительно для газов, особенно для трудно сжижаемых, при небольших давлениях зависимость носит линейный характер. Например, для азота до 12 атм. При дальнейшем повышении давления зависимость носит экспотенциальный характер и при определенном давлении начинается конденсация газа в жидкость. В 1860 году Д.И. Менделеев показал, что для превращения газа в жидкость температура не должна быть для каждого газа выше некоторой критической. Эту температуру он назвал температурой абсолютного кипения жидкости и показал, что выше этой температуры вещество не может находится в жидком состоянии[2].
2. Краткий курс физической химии. В.А. Киреев. М. Химия. 178 г. с-620. Стр.10.
Рассмотрим данный вопрос на примере анализа изотерм диоксида углерода (рисунок 2).
Рисунок … Изотермы р от v для СО2.
Из рисунка 2 видно, что конденсации газа соответствует линейный участок, который начинается в точках С и завершается конденсация в точках В. Так как жидкость практически несжимаема дальнейшее увеличение давления почти не уменьшает объем жидкости. В точке К точки С и В совпадают, то есть можно считать, что вещество существует одновременно в газообразном и жидком состояниях. На изотермах выше точки К участки конденсации отсутствуют, то есть превращение газа в жидкость не происходит. Точка К называется критической и она характеризуется определенными значениями критических значений: температуры (tк), давления (рк) и объема (vк). Например, для СО2 это соответственно значения: 31,0 0С, 72,9 бар и 94,0 см3/моль.
Холодильные машины, принцип действия которых основан на взаимных фазовых переходах газ↔жидкость, могут призводить холод при значениях параметров ниже критических.