★★ Середній

🧪 Газ Ван-дер-Ваальса

Реальні гази відрізняються від ідеальних: молекули притягуються на помірних відстанях і відштовхуються на малих. Ван-дер-Ваальс скоригував закон ідеального газу двома параметрами — a (міжмолекулярне притягання) та b (виключений об'єм) — отримавши P-V ізотерми, що описують газ, зону співіснування рідина-пара та критичну точку.

a = 0.364 Па·м⁶/моль² b = 4.27 ×10⁻⁵ м³/моль T = 310 К

T_к = — К P_к = — бар V_к = — л/моль T/T_к = — Z_к = 3/8 = 0.375

(P + a/V_м²)(V_м − b) = RT | T_к = 8a/(27Rb) | P_к = a/(27b²) | V_к = 3b

Рівняння стану Ван-дер-Ваальса (1873)

Йоганнес Дідерік Ван-дер-Ваальс запропонував дві поправки до закону ідеального газу PV = nRT:

Поправка тиску (+a/V_м²) — молекули притягують одна одну, зменшуючи тиск на стінки.
Поправка об'єму (−b) — молекули мають скінченний розмір, тому вільний об'єм менший за загальний.

При температурах нижче T_к ізотерма набуває S-подібної форми (петля Ван-дер-Ваальса). Рівноважне горизонтальне плато визначається правилом рівних площ Максвелла: площі вище і нижче горизонтальної прямої рівні.

У критичній точці три кореня кубічного рівняння зливаються: T_к = 8a/(27Rb), P_к = a/(27b²), V_к = 3b, та Z_к = 3/8.