غاز حقيقي

دالة الحالة

• عمل (ترموديناميك)
• ميكانيك لاغرانج
• معادلة هاميلتون
• ستة درجات حرية
• طاقة حرارية
• تغير حالة

R ثابت الغازات ,

وفي هذا السياق، a و b إحداثيان يُعينان عمليا لكل غاز، وأحيانا يجري تعيينهما من النقطة الحرجة (Tc) والضغط الحرج (Pc) مع استخدام العلاقتين :

الحجم المولي Vm.

{مقالة رئيسة: معادلة الحالة}

ومن جهة أخرى، منحنيات أزرق غامق – التغير عند درجة حرارة ثابتة (الأجزاء الخضراء – حالات شبه مستقرة).

• الأجزاء على يسار F – حالة سائلة .
• النقطة F – درجة الغليان.
• الخط FG – توازن بين الحالة السائلة والحالة الغازية.
• الجزء FA – سائل فوق الساخن .
• الجزء F′A – سائل تحت ضغط أقل من الصفر (p<0).
• الجزء AC – امتداد غير واقعي عند ثبات درجة الحرارة، ويكون النظام في عدم استقرار.
• الجزء CG – بخار تحت درجة التكثف.
• النقطة G – نقطة التكثف.
• المنظقة على يمين النقطة G – غاز عادي.
• المساحة FAB والمساحة GCB متساويتان.
• المنحنى الأحمر – Critical isotherm الحالة الحرجة عند ثبات درجة الحرارة.
• النقطة K – نقطة حرجة.
• منحنيات زرقاء فاتحة – حالات فوق الحرجة مع ثبات درجة الحرارة (الضغط عالي جدا).

إضافةً إلى ذلك، يبين الشكل تغير الضغط بتغير الحجم عند ثبات درجة حرارة غاز حقيقي. ويسلك الغاز مسالكا معقدة تحاول الترموديناميكا وصفها بمعادلات تساعد على حسابها. وسوف نصف هنا مناطقا للمنحنيات التالية :

معادلة الحالة

• قانون بويل.
• قانون شارل.
• معادلة فان دير فالس
• ثابت بولتزمان
• ديناميكا حرارية

نموذج كلاوسيوس

و Vc حجم حرج.

حيث:

من جهة ثانية، معادلة كلاوسيوس - وهي مسماة باسم العالم رودولف كلاوسيوس - هي معادلة بسيطة تحتوي على ثلاثة إحداثيات تستعمل لتمثيل الغاز الحقيقي:

من جهة ثانية، كما توجد نماذج أخرى تحاول أن تصف مسالك الغازات الحقيقية، ولكنها تستعمل قليلا. وهناك نموذج «بينج روبينسون» الذي يمكن تطبيقه على الغازات الحقيقية وأيضا على السوائل ونذكره هنا.

حرارة نوعية متغيرة

نماذج لمعادلات الغازات الحقيقية

من جهة ثانية، وتأخذ دراسة نظام حركة حرارية تلك التأثيرات في الحسبان للحصول على نتائج دقيقة، كما يمكن تطبيق قانون الغازات المثالية والحصول على نتائج تقريبية معقولة. ومن جهة أخرى فلا بد من تطبيق نماذج الغاز الحقيقي عند التعامل مع تكثيف الغازات بالقرب من النقاط الحرجة في الضغوط العالية وفي درجات الحرارة المنخفضة وبعض الحالات الأخرى.

تأثيرات ترموديناميكية في حالة عدم التوازن،

تأثير فان دير فالس (حيث للجزيئات أحجام تختلف عن الصفر) ،

تؤثر على تفكك الجزيئات وتؤثر على التفاعلات الكيميائية

نموذج بينج-روبنسون

كذلك، تحتوي معادل بينج-روبينسون عل إحداثيين ) وتتميز بإمكانية تطبيقها كذلك على بعض السوائل غلأى جانب تطبيقاتها على الغازات الحقيقية:

نموذج فان دير فالس

• نتعامل مع الغازات الحقيقية عادة باعتبار الكتلة المولية ووحجمها المولي:
• حيث:
• P الضغط,
• T درجة الحرارة بالكلفن,

نموذج ريدليش-كوونج

إضافةً إلى ذلك، تحتوي معادلة ريدليش-كوونج على احداثييين أخرى ن تستعمل لتمثيل الغاز الحقيقي. وهي تعتبر أكثر دقة من معادلة فان دير فالس، وصيغتها كالآتي:

إضافةً إلى ذلك، a و b هما إحداثيان يختلفان عن إحداثيات فان دير فالس، ويمكن تعيينهما :