Teorema stărilor corespondente
După van der Waals, teorema stărilor corespondente[1], respectiv ecuația stărilor corespondente[2] indică faptul că toate fluidele, când sunt comparate la aceleași proprietăți reduse (temperatura redusă și presiunea redusă), au aproximativ același factor de compresibilitate și toate se abat de la comportamentul gazului ideal aproximativ la fel.[3][4]
Constantele de material, care variază pentru fiecare tip de material, sunt eliminate, apărând într-o formă redusă într-o ecuație generală. Variabilele reduse sunt definite în funcție de valorile acestor variabile în punctele critice.
Descriere
modificarePrincipiul a apărut odată cu lucrarea lui Johannes Diderik van der Waals, aproximativ în 1873[5] când a folosit temperatura critică și presiunea critică pentru a obține o proprietate universală a tuturor fluidelor care se comportă conform ecuației de stare van der Waals(d). Acesta prezice o valoare de care se dovedește a fi o supraestimare în comparație cu gazele reale.
Expresia „principiul stărilor corespondente” a fost introdus de Edward A. Guggenheim într-o lucrare în care a descris fenomenul că sisteme termodinamice diferite au comportamente foarte asemănătoare când sunt în apropierea punctului lor critic.[6]
Există multe exemple de modele de gaze reale care satisfac această teoremă, cum ar fi modelul van der Waals, modelul Dieterici etc.
Factorul de compresibilitate în punctul critic
modificareFactorul de compresibilitate în punctul critic este definit drept , unde indicele indică mărimile fizice măsurate în punctul critic și este prezis a fi o constantă independentă de substanță în multe ecuații de stare
În relația precedentă și în tabelul următor:
- este presiunea critică [Pa]
- este temperatura critică [K]
- este volumul masic critic [m3/kg]
- este constanta gazului, 8,314472 [J/(K⋅mol)
- este masa molară [kg/mol]
| Substanța | [Pa] | [K] | [m3/kg] | |
|---|---|---|---|---|
| Apă | 21.817×106 | 647.3 | 3.154×10−3 | 0.23[7] |
| 4He | 0.226×106 | 5.2 | 14.43×10−3 | 0.31[7] |
| He | 0.226×106 | 5.2 | 14.43×10−3 | 0.30[8] |
| H2 | 1.279×106 | 33.2 | 32.3×10−3 | 0.30[8] |
| Ne | 2.73×106 | 44.5 | 2.066×10−3 | 0.29[8] |
| N2 | 3.354×106 | 126.2 | 3.2154×10−3 | 0.29[8] |
| Ar | 4.861×106 | 150.7 | 1.883×10−3 | 0.29[8] |
| Xe | 5.87×106 | 289.7 | 0.9049×10−3 | 0.29 |
| O2 | 5.014×106 | 154.8 | 2.33×10−3 | 0.291 |
| CO2 | 7.290×106 | 304.2 | 2.17×10−3 | 0.275 |
| SO2 | 7.88×106 | 430.0 | 1.900×10−3 | 0.275 |
| CH4 | 4.58×106 | 190.7 | 6.17×10−3 | 0.285 |
| C3H8 | 4.21×106 | 370.0 | 4.425×10−3 | 0.267 |
Note
modificare- ^ Aurel Pop, Termodinamică și căldură (fișa disciplinei, 2020), Universitatea Babeș-Bolyai, accesat 2024-07-12
- ^ Marius Sabin Peculea Pe marginea ecuației lui Van der Waals, București: Editura AGIR, 2012
- ^ en Tester, Jefferson W.; Modell, Michael (). Thermodynamics and its applications. Prentice Hall. ISBN 0-13-915356-X.
- ^ en Çengel Y.A.; Boles M.A. (). Thermodynamics: An Engineering Approach (ed. Sixth). McGraw Hill. ISBN 9780071257718. page 141
- ^ en Walter M. Kalback, Kenneth E. Starling, A Four-Parameter Corresponding States Correlation for Fluid Compressibility Factors Arhivat în , la Wayback Machine., Chemical Engineering Department, University of Oklahoma.
- ^ en Guggenheim, E. A. (). „The Principle of Corresponding States”. The Journal of Chemical Physics. 13 (7): 253–261. doi:10.1063/1.1724033. ISSN 0021-9606.
- ^ a b en Goodstein, David () [1975]. „6” [Critical Phenomena and Phase Transitions]. States of Matter (ed. 1st). Toronto, Ontario, Canada: General Publishing Company, Ltd. p. 452. ISBN 0-486-64927-X.
- ^ a b c d e en de Boer, J. (aprilie 1948). „Quantum theory of condensed permanent gases I the law of corresponding states”. Physica. Utrecht, Netherlands: Elsevier. 14 (2–3): 139–148. Bibcode:1948Phy....14..139D. doi:10.1016/0031-8914(48)90032-9.
Vezi și
modificareLegături externe
modificare
- en Properties of Natural Gases. Includes a chart of compressibility factors versus reduced pressure and reduced temperature (on last page of the PDF document)
- en Theorem of corresponding states on SklogWiki.