工程热力学第七章
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第七章实际气体状态方程7—1气体分子之间的作用力实际气体的区分实际气体的状态不符合关系的主要原因是,由于理想气体的模型和状态方程,是在假定气体分子不占有容积,气体分子之间没有相互作用力的基础上建立的。
而实际气体分子却占有容积,并且分子间有相互作用力,这使得实际气体不能完全符合理想气体状态方程。
范德瓦尔斯引力:气体分子相距较远时相互吸引,相距很近时相互排斥。
分子间引力主要包括三个方面:即静电力、诱导力和色散力。
①静电力(葛生力)指分子的永久偶极矩间的相互作用。
1912年葛生提出,范德瓦尔斯引力就是极性分子的偶极矩间的引力,作用力的大小和性质与它们的相对方向相关。
当两个偶极矩方向相同时,相互作用势能为负,并达到最小值;当两个偶极矩的方向相反时,相互作用势能为正,并达到最大值。
如果、在各种相对方向出现的几率相同,则相互作用平均势能=0.然而,按照波尔兹曼分布定律,温度越低,和在低势能的相对方向出现的可能性越大,因此对各种方向加和后,平均静电相互作用势能0,而是式中r为两偶极矩的中心距离,k为波尔兹曼常数。
②诱导力(拜得力)是指被诱导的偶极矩与永久偶极矩间的相互作用。
拜得注意到,一个分子的电荷分布受到其他分子电场的影响,因为提出诱导力。
永久偶极矩与被其诱导的偶极矩之间的相互作用为诱导作用。
诱导作用不仅发生在极性分子与非极性分子之间,也发生在极性分子和极性分子之间。
不同分子间的诱导相互作用势能为③色散力(伦敦力)是指诱导偶极矩之间的相互作用。
在某一瞬间,电子环绕核可以是非对称分布的,原子具有瞬时偶极矩,它产生的电场将会使邻近分子极化。
两个诱导偶极矩之间的相互作用表现为相互吸引,这就是色散作用。
色散力产生的相互作用势能可近似为式中是1、2的电离能,是它们的极化率,r是分子中心距离。
范德瓦尔斯引力的特性有:①它是存在于分子或原子间的一种作用力。
②它是吸引力,作用势能的数量级为0.41868-4.1868J/mol.③范德瓦尔斯引力的作用范围约为3-5*m.④范德瓦尔斯引力最主要的色散力。