Лекциялар жинағы Физика 1 бөлімі бойынша 050704 мамандығының қазақ бөлімінде сырттай оқитын студенттерге арналған

Эндрюс тәжірибесі
Ван-дер-Ваальс изотермалары тәртібінің физикалық мағынасын анықтау үшін ағылшын химигі Эндрюстің 1869ж. қойған тәжірибесінің нәтижелерін пайдаланған жөн. Эндрюс көмірқышқыл газдың изотермаларын зерттеген.

Тәжірибелік изотермалардың горизонталь аймақтары тұрақты қысымда өтетін газдың сұйық күйге айналу кезеңіне сәйкес келеді. Басқаша айтқанда, осы аймақта екі фаза - сұйық және газ - бірдей тіршілік етеді.

Өз сұйығымен динамикалық тепе-теңдікте болатын бу қаныққан бу деп аталады.
Қысымның сол жағдайдағы мәні қаныққан бу қысымы деп аталады. Қаныққан бу қысымы көлемге тәуелсіз. Қаныққан бу қысымының
температураға тәуелділігі төмендегі суретте көрсетілген

Ауадағы су буының мөлшері ауаның ылғалдылығы деп аталады. Ауаның абсолют ылғалдылығы дегеніміз ауа құрамындағы су буының

парциал қысымы (Па).

Берілген температурада ауа құрамындағы су буының p_{H 2O} парциал қысымының, сол температурадағы қаныққан будың p₀ қысымына, пайызбен өрнектеліп алынған қатынасы, ауаның салыстырмалы ылғалдылығы деп аталады:

21. 
    E_к E_п
    

Молекулалардың өзара әсерлесуінің E_п потенциалдық энергиясы

олардың арақашықтығына тәуелді, сондықтан E_п көлемге тәуелді болуға тиісті. Сыртқы ортаменен энергияның алмасуы болмаса, көлемі өзгергенде газдың ішкі энергиясының U қоры тұрақты болып қалады. Олай болса

E_п E_к
яғни, нақты газдың көлемі өзгергенде потенциалдық энергияның өзгерісі салдарынан молекулалар қозғалысының кинетикалық энергиясыда өзгереді.

E_к C_VT теңдігі нақты газ үшінде орындалады, себебі C_V оның молекулалар қозғалысының кинетикалық энергиясымен ғана анықталады. Сонда

E_п С_V T
Сыртқы денелермен жұмыс атқарылмаса және олармен жылу алмасуы болмаса, көлемі өзгергенде нақты газдың температурасыда өзгереді.
Тек нақты газдарда болатын бұл құбылысты Джоуль-Томсон эффектісі
дейді. Егер ұлғаю кезінде газдың температурасы төмендесе, Джоуль-Томсон эффектісін оң дейді, ал егер газдың температурасы жоғарласа – теріс дейді.
Джоуль-Томсон эффектісінің таңбасы a және b түзетулерінің қайсысы үлкенірек роль атқаратынына байланысты.

Екі жағдайды жеке алып қарастырайық:

1. 
   Ван-дер-Ваальс теңдеуіндегі a түзетуді елемеуге болады,
   
2. 
   Ван-дер-Ваальс теңдеуіндегі b түзетуді елемеуге болады.
   

Бірінші жағдайда тек тебілу күштері есепке алынады. Сонда

Екінші жағдайда тек тартылу

күштері есепке алынады

Сонда E_п E_п2 Е_п1 0
Олай болса Т 0
Температурамен қысымға байланысты

берілген бір газ үшін немесе a , немесе b түзетуінің ролі үлкенірек болады. Қысыммен температураның кейбір мәндерінде a және b түзетулерінің рольдері бірдей болады. Бұл