Van der Waalsova stavová rovnica

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Prejsť na: navigácia, hľadanie

Van der Waalsova stavová rovnica je stavová rovnica, ktorá na rozdiel od stavovej rovnice ideálneho plynu zohľadňuje skutočnosť, že pri výpočte nemožno zanedbať vlastný objem častíc tvoriacich plyn a tiež to, že príťažlivé sily medzi časticami, tzv. kohézne sily, ovplyvňujúce pohyb častíc.

Tieto skutočnosti možno zanedbať v riedkom plynu, pretože jednotlivé častice plynu sú od seba dostatočne vzdialené, takže ich vlastný objem je voči objemu, v ktorom sa pohybujú (a v ktorom sa nenachádza žiadna iná častice) zanedbateľný, a vzhľadom k vzdialenostiam medzi časticami je možné zanedbať aj kohézne sily.

Johannes D. van der Waals bol prvý, ktorý upravil rovnicu ideálneho plynu k popisu správania reálneho plynu.

Rovnica[upraviť | upraviť zdroj]

Van der Waalsovú rovnicu zapisujeme v tvare

\left(p +n^2\frac{a}{V^2}\right)(V - nb) = nRT,

kde a, bkonštanty charakteristické pre každý plyn (ich hodnoty sa stanovujú experimentálne), p je tlak, n je látkové množstvo, V je objem plynu, T je termodynamická teplota plynu a R je molárna plynová konštanta. Členy \frac{a}{V^2} a b sa nazývajú Van der Waalsové korekcie. Pri a=b=0 prechádza Van der Waalsova rovnica na stavovú rovnicu ideálneho plynu.

Vlastnosti[upraviť | upraviť zdroj]

Ideálny plyn je dokonale stlačiteľný, pretože častice ideálneho plynu možno považovať za hmotné body. Častice však v skutočnosti zaujímajú určitý priestor (objem). O tento objem sa teda zmenšuje priestor, ktorý majú častice k dispozícii pre svoj pohyb. V dostatočne zriedenom plyne je vlastný objem molekúl zanedbateľný v porovnaní s celkovým objemom plynu. Pri vysokých tlakoch sa však počet častíc na objemovú jednotku zvýši natoľko, že sa vlastný objem molekúl stane porovnateľným s celkovým objemom, ktorý stlačený plyn zaujíma.

Korekčný člen b vo Van der Waalsovej rovnice predstavuje práve vlastný objem molekúl plynu.

U ideálneho plynu sa predpokladá, že častice na seba silovo pôsobia len v čase zrážky. V skutočnosti na seba častice pôsobia molekulárnymi silami, ktoré sa na určitú vzdialenosť prejavujú ako príťažlivé (tzv. kohézne alebo van der Waalsove sily). Tieto sily vytvárajú vnútorný kohézny tlak p_i, ktorý je potrebné pripočítať k vonkajšiemu tlaku p. Analýza ukazuje, že kohézny tlak je priamo úmerný štvorcu koncentrácie častíc (alebo nepriamo úmerný štvorcu objemu plynu), čo možno vyjadriť v tvare

p_i = \frac{a}{V^2}

Kohézny tlak rýchlo narastá pri zmenšovaní objemu. Výsledný tlak, ktorý sa nachádza vo van der Waalsove rovnicu je teda súčtom tlaku plynu a jeho kohézneho tlaku.

Pozri aj[upraviť | upraviť zdroj]

Externý odkaz[upraviť | upraviť zdroj]

Zdroj[upraviť | upraviť zdroj]

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Van der Waalsova rovnice na českej Wikipédii.