Теорема о соответствующих состояниях

Согласно Ван дер Ваальсу, теорема о соответствующих состояниях (или принцип/закон соответствующих состояний ) указывает на то, что все жидкости при сравнении при одинаковой пониженной температуре и пониженном давлении имеют примерно одинаковый коэффициент сжимаемости и все отклоняются от поведения идеального газа в сторону примерно в той же степени. ^[1]^[2]

Константы материала , которые различаются для каждого типа материала, исключаются в переработанной сокращенной форме материального уравнения . Приведенные переменные определяются через критические переменные .

Этот принцип возник в работе Йоханнеса Дидерика ван дер Ваальса примерно в 1873 году. ^[3] когда он использовал критическую температуру и критическое давление , чтобы вывести универсальное свойство всех жидкостей, которые подчиняются Ван-дер-Ваальса уравнению состояния . Он прогнозирует значение $3/8=0.375$ оказывается, что это завышенная оценка по сравнению с реальными газами.

Эдвард А. Гуггенхайм использовал фразу «Принцип соответствующих состояний» в цитируемой статье для описания явления, когда разные системы ведут себя очень похоже, когда находятся вблизи критической точки . ^[4]

Существует множество примеров моделей неидеального газа, удовлетворяющих этой теореме, таких как модель Ван дер Ваальса, модель Дитеричи и т. д., которые можно найти на странице, посвященной реальным газам .

Коэффициент сжимаемости в критической точке

Коэффициент сжимаемости в критической точке, который определяется как $Z_{c}={\frac {P_{c}v_{c}\mu }{RT_{c}}}$ , где индекс $c$ указывает на физические величины, измеренные в критической точке ; многие уравнения состояния предсказывают, что это константа, не зависящая от вещества.

В таблице ниже для выбора газов используются следующие условные обозначения:

$T_{c}$ : критическая температура [К]
$P_{c}$ : критическое давление [Па]
$v_{c}$ : критический удельный объем [м ³⋅kg ⁻¹]
$R$ : газовая постоянная (8,314 Дж ⋅ К ⁻¹⋅ mol ⁻¹)
$\mu$ : Молярная масса [кг⋅моль ⁻¹]

Вещество	$P_{c}$ [Хорошо]	$T_{c}$ [К]	$v_{c}$ [м ³/кг]	$Z_{c}$
Н ₂ О	21.817 × 10 ⁶	647.3	3.154 × 10 ⁻³	0.23 ^[5]
⁴Он	0.226 × 10 ⁶	5.2	14.43 × 10 ⁻³	0.31 ^[5]
Он	0.226 × 10 ⁶	5.2	14.43 × 10 ⁻³	0.30 ^[6]
Ч ₂	1.279 × 10 ⁶	33.2	32.3 × 10 ⁻³	0.30 ^[6]
Ne	2.73 × 10 ⁶	44.5	2.066 × 10 ⁻³	0.29 ^[6]
№ ₂	3.354 × 10 ⁶	126.2	3.2154 × 10 ⁻³	0.29 ^[6]
С	4.861 × 10 ⁶	150.7	1.883 × 10 ⁻³	0.29 ^[6]
Машина	5.87 × 10 ⁶	289.7	0.9049 × 10 ⁻³	0.29
Около ₂	5.014 × 10 ⁶	154.8	2.33 × 10 ⁻³	0.291
СО ₂	7.290 × 10 ⁶	304.2	2.17 × 10 ⁻³	0.275
SO_SO2	7.88 × 10 ⁶	430.0	1.900 × 10 ⁻³	0.275
СН ₄	4.58 × 10 ⁶	190.7	6.17 × 10 ⁻³	0.285
C₃H_C3H8	4.21 × 10 ⁶	370.0	4.425 × 10 ⁻³	0.267

См. также

Ссылки

^ Тестер, Джефферсон В. и Моделл, Майкл (1997). Термодинамика и ее приложения . Прентис Холл. ISBN 0-13-915356-Х .
^ Ченгель Я.; Болес М.А. (2007). Термодинамика: инженерный подход (шестое изд.). МакГроу Хилл. ISBN 9780071257718 . стр. 141
^ Четырехпараметрическая корреляция соответствующих состояний для коэффициентов сжимаемости жидкости. Архивировано 17 марта 2007 г. в Wayback Machine Уолтером М. Калбаком и Кеннетом Э. Старлингом, факультет химической инженерии, Университет Оклахомы .
^ Гуггенхайм, Э.А. (1 июля 1945 г.). «Принцип соответствующих состояний» . Журнал химической физики . 13 (7): 253–261. дои : 10.1063/1.1724033 . ISSN 0021-9606 .
^ Jump up to: ^а ^б Гудштейн, Дэвид (1985) [1975]. «6» [Критические явления и фазовые переходы]. Состояния материи (1-е изд.). Торонто, Онтарио , Канада : General Publishing Company, Ltd. 452 . ISBN 0-486-64927-Х .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и де Бур, Дж. (апрель 1948 г.). «Квантовая теория конденсированных перманентных газов и закон соответствующих состояний». Физика . 14 (2–3). Утрехт , Нидерланды : Elsevier : 139–148. Бибкод : 1948Phy....14..139D . дои : 10.1016/0031-8914(48)90032-9 .

Внешние ссылки

Свойства природных газов . Включает диаграмму коэффициентов сжимаемости в зависимости от пониженного давления и пониженной температуры (на последней странице PDF-документа).
Теорема о соответствующих состояниях на SklogWiki .

Эта термодинамике статья, посвященная , незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

[1] Тестер, Джефферсон В. и Моделл, Майкл (1997). Термодинамика и ее приложения . Прентис Холл. ISBN 0-13-915356-Х .

[2] Ченгель Я.; Болес М.А. (2007). Термодинамика: инженерный подход (шестое изд.). МакГроу Хилл. ISBN 9780071257718 . стр. 141

[3] Четырехпараметрическая корреляция соответствующих состояний для коэффициентов сжимаемости жидкости. Архивировано 17 марта 2007 г. в Wayback Machine Уолтером М. Калбаком и Кеннетом Э. Старлингом, факультет химической инженерии, Университет Оклахомы .

[4] Гуггенхайм, Э.А. (1 июля 1945 г.). «Принцип соответствующих состояний» . Журнал химической физики . 13 (7): 253–261. дои : 10.1063/1.1724033 . ISSN 0021-9606 .

[Goodstein-5] Jump up to: ^а ^б Гудштейн, Дэвид (1985) [1975]. «6» [Критические явления и фазовые переходы]. Состояния материи (1-е изд.). Торонто, Онтарио , Канада : General Publishing Company, Ltd. 452 . ISBN 0-486-64927-Х .

[Boer-6] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и де Бур, Дж. (апрель 1948 г.). «Квантовая теория конденсированных перманентных газов и закон соответствующих состояний». Физика . 14 (2–3). Утрехт , Нидерланды : Elsevier : 139–148. Бибкод : 1948Phy....14..139D . дои : 10.1016/0031-8914(48)90032-9 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]