Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 1 (1110090), страница 296
Текст из файла (страница 296)
гч Т„, газ нельзя превратить в жидкость повышением давления. Ниже Т возможно фазовое равновесие жидкость- ° р пар, причем газообразному состоянию отвечает фаза с меньшей плотностью (Гн находящийся в термодинамнч. равновесии с жидкой или тверлой фазой того жс в-ва, обычно наз. паром) В критич. точке различие между жидкостью и паром исчезает, поэтому возможен непрерыв ный (без фазового превращения) переход из газообразного состояния в жидкое. Прн этом все св-ва в-ва меняются постепенно (наиб, быстро вблизи критич. точки) В тройной точке Т,р сосуществуют газ, жидкость и твердое тело (кристалл) йрнчем плотность Г, вблизи тройной точки обычно иа три порялка меньше плотности жидкости или кристалла. Кривую сосуществования жидкости и Г.
наз. крнвай па- 923 рообразования, твердого тела и Г;кривой сублимации (возгонки). В нормальных условиях (прн 0'С и атм. дашюннн) в газообразаом состоянии находятся элементы гелиевой группы (Нс, Хе и т. д ) а также ряд элементов, образующих молекулярные газы: О,, )х(2, Нз, Р и С!2. Атм. возлух состоит из )3( н О (соота 75,5 и 43,1% по массе), благородных газов, )х(2Ь, СО, и паров Н2О (остальные 1,4%) В природе Г. образуются как продукты жизнедеятельности бактерий, при превращениях орг. в-в, восстановлении минер. солей н др В недрах Земли Г., в основном СН„и др.
легкие углеводороды, как правило, сопутствуют нефтям; встречюотся газовые месторождения, содержащие до 70% неуглсводородных компонентов (Н2Б, СО, И др.) Прн нязкнх давлениях Г. смешиваются друг с другом в любых соотношениях. При высоких давлениях и т-рах выше Твр взаимная ррнмость Г. может быть ограниченной и возможно равновесное сосуществование двух газовых фаэ; такие системы рассматривают как расслаиаающиеся газовые рры (см, Крилшчвскае сосяюялие).
Р-римость Г. в жидкостях и твердых телах может достигать больших значений (см. табл. 1). твок 1.-РЛ~ГВОГйыцетъ Гвэца В жйл«ОСтлк Прй зэа и й 10' Пв гв мвввнах ввннх) В вннв Гвх В Овнхннв 7,7 10 * 2,67 1О' 4,4.30 4,16 10 2,07. 10 1,51.10 2,6.10 х Нв н, сн. сн, 7 10 1,5 10" 3 12. и-' 3,6.1О' 2,4 10 52 1О.* 4,64 10 Теории газообразного состоавян. Важнейшая теоретич, модель газообразного состояния-идеальный газ, для к-рого энергия взаимод.
мсжлу молекулами пренебрежимо мала по сравнению с книетич. энергией нх хаотич. (теплового) движения. Ур-нис состояния для а молей идеального Гн занимающего объем 1' прн т-рс Т и давлении р, имеет вид: рр= нКТ, где К 8,3! Дж/(моль К)-газоаая настоян. ная (см.
Клапейрона-Менделеева уравнение). Внутр. энергия 1 моли одноатомного идеального газа е '/2 кт. Для идеального Г. строго выполняются Бойля — Марнанапа закон и Гей-Люссака законы; для реальных Г. эти законы выполняются приближенно-тем лучше, чем дальше р н Т от критич. значений. Статистич.
физика позволяет вычислить макроскопич. св-ва идеального Гн рассматривая его как систему нз 753 кваэннезависнмых молекул н опредсяяя вероятнасть разл. состояний отдельной молекулы. В идеальном Г. лля каждой нз молекул все окружающие частицы представляют термастат, с к-рым она обменивается энергией. В соответствии с канонич. распределением Гиббса среднее число К3 молекул в 1-том состоянии с энергией Е3 равно: Е3 ) )((3 = А ехр ~ — — ~, йТ ~ где й — постоянная Больцмаиа; А-коэфн зависящий от Т.
Применение данной ф-лы в случае, когда движение молекул идеального Г. подчиняется законам классич. механики, позволяет установить распределение молекул по скоростям, а также нх пространств. распрелеление в поле внеш. снл. В соответствии с распрелелснием Максвелла среднее число 3(37(молекул с массой е, компоненты скоростей к-рых лежат в нитсРвалах от о„ до о„ + 3(ох, от о„ до о + 3(о и от Ох ДО О, + 3(О„ Раан01 ААЗ=А3~ ) р~ — (" ' '~14 й Ай, где 733-общее число молекул, В любом реальном Г. распре- деленые по скоростям центров инерции молекул представ- 924 лает собой распределение Максвелла.
При наличии виеш. силового поля, в к-ром потенциальная энергия молекулы идеального Г. зависит от координат ее центра инерции, концентрация молекул устанавливается распределением Больцмаиа; (г(х, у, с) ) л(х, У, 2) = ло ехР )гт !' где ло-концентрация молекул в отсутствие поля; (7(х,у,х) — потенциальная энергия молекулы во внещ. поле. В частности, в однородном поле тяжести, направленном вдоль оси х, (У = тдх, где д-ускорение своб. падения, и распределение плотности газа определяется т. наз. ба ром етрической формулой: тдг ) л(2) л ехр (гТ ГДЕ Ло-ПЛОтнаетЬ ГаЗа В ТОЧКЕ 2 = 0.
При низких т.рах классич. статистика неприменима к идеальному Г. и заменяется квантовой статистикой Бозе-Эйнштейна или Ферми-Дирака для частиц с целым илн полуцелым спинам соответатвенно. Т-ра, ниже к-рой отчетливо проявляются квантовые св-ва идеального Г, тем выше, чем меньше масса частиц н чем больше плотность числа частиц.
Для обычных Г. соответствующая т-ра очень низка; квантовые эффекты практически существенны лишь для Не, Н, и в нек-рой степени для Хе. Квантовую природу системы, проявляющуюся в дискретности энергетич. спектра, необходимо учитывать при описании внутр. состояний молекул (электронных, колебательных, а прн низких т-рах-и вращательных). Энергетич. спектр молекул Г., соответствующий их постулат. движению, можно считать квазииепрерывиым, т.к, расстояния между соседними уровнями энергии Мальв Применение законов классич.
статистики с учетом квантовых закономерностей позволяет рассчитать но молекулярным данным термолинамнч. функции Г, (знтроцню, виугр. энергию, энергии Гельмгольца и Гиббса), константы хим. равновесия газофазиых р-ийй, теплоемкость и кииетич. характеристики, знание к-рых требуется при проектировании мн. технол. процессов. Так, теплоемкость идеального Г. может быть рассчитана в классич.
теории, сали известно число! степеней свободы молекулы. Вклад каждой из вращат. и постулат. степеней свободы молекулы в малярную теплоемкость Ср равен ЯД, а каждой из колебат, степеней свободы-Л (т. паз. закон равнораспределення). Частица одноатомиого Г. обладает тремя постулат. степенями свободы, соотв. его теплоемкость составляет )й/2, что хорошо совпадает с эксперим. данными.
Молекула двухатомного Г. обладает тремя поступательными, двумя вращательными и одной колебат. степенями свободы, и, согласно закону равиораспределения, Ср = 7й/2, однако это значение не совпадает с опытными данными даже прн обычнык т-рах. Наблюдаемое расхождение, а также температурная зависимость теплоемкости Г. объясяяются квантовой теорией (подробнее см. в ст. Теллоемкость) Кинстич.
св-ва Г.-теплопроводность, взаимная диффузия (для газовых смесей), вязкость-определяются столкновениями молекул. В простейшем случае явления переноса рассматриваются для разреженного Г, молекулы к-рого считаются упругими шарами, взаимодействующими лишь в момент соударения. В первом приближении все коэф переноса выражаются через среднюю длину сноб.
пробега молекулы Х =! ф 2ло'л где о-диаметр молекулы. Так, 0 = тгз)0, гпе д = )УН~Т(лт-сРеднлв скоРость теплового лвиження молекул. Более строгая теория учитывает взаимол, молекул на расстоянии, что приводит к появяению в выражениях для коэф. переноса т. наз. интегралов столкновений, к-рые м.б.
рассчитаны, если известен внд потенциала межмолекулярявзх взаи модой аглвий. 925 ГАЗЫ 475 твйл, 2-фНЗИЧКСКИК СВОйСГВА ИХКОтОРЫХ ГАЮВ ПРИ НОРМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ 1Г 273,15 К, р 1.9!.1О' Пв1 Повнзвттлз Н, Аг И, В уз О, СО, зз,оао м,о11 1я290 зят69 Зрдлс 2,0156 28Я60 1,7840 ОЯ899 1,2929 МВ Св 1г) 1 МОЛН... 28Я13 Пло ттз, «гуму .. 12505 ттнловмвоотз при иоототном ойъомв, Дялвг К) .. 742,89 Свороотз звука, м/о...
уэбба Диинмнч. вювоттз (Ч 1О'), Пн с...... !6,65 Тепло ровонноогз 12.10'1, Дам«К) .... 2ятй днмввтр» г. вронннввмоотз 1в-1) 10.... 588 912лт 10065 т1туп 955яз 621,92 зйт,йз пм 211,9 21,008 8,40 17,!3 19,19 11,76 1,645 16,8В 2,41 2,94 1,45 539 212 590 591 988 ГАЗЫ НЕФТЕПЕРЕРАБ6ТКИ, образуются прн разложении углеводородов нефти в процеааах ее переработки. Различают: 1) Г.н., обогащенные предельными углеволородамн и Н„к-рые образуются при первичной перегонке, каталитнч. риформинге, гидроочистке, гидрокрекииге и гидрообессеривании (т. наз. предельные Г.
н.); 2) обогащенные непредельными углеводородами, получающиеся нрн каталнтич. и термнч. крекннге, а также при коксования (т, наз. непредельные Г. н.). Ниже приведены кол-ва сжижеиных (головка стабилизации) и газообразных продуктов, образующихся при различных процессах нефтепереработки (в '..' от массы нефти) Сннн нные углвзол роом Г Брззнмв ол ролм з,о- 1,2 1-З 2-3 4-5 1-2 4-10 Пврвнчннв пврзтонтв ттрмич врт г и внсйрвнинг . Квтвлн ч зрвзнвг Козтоввинв Квтвлит ч рифор онв Гилроочнгттв 1нлрозрвзии 1.О-1,2 2-4 17,0 5 6 7-11 2-5 1-6 926 Свойства реальных гаже. Неидеальноать Г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
