Realni plin
Realni plin, za razliku od idealnog plina, ima svojstva koja se ne mogu objasniti s jednadžbom stanja idealnog plina. Da bi se razumjelo ponašanje realnog plina, treba uzeti u obzir i sljedeće osobine:
- stišljivost plina ili kompresibilnost
- promjenjivi toplinski kapacitet
- Van der Waalsove sile
- problematika s razdvajanjem molekula i kemijskim reakcijama gdje se mijenja sastav plina
Za većinu primjena, kada je potrebna detaljna analiza, može se koristiti jednadžba stanja idealnog plina, s razumnom točnošću. S druge strane, modele realnih plinova, treba koristiti kada su plinovi u blizini točke kondenzacije i blizu kritičnih točki, kod visokih tlakova i u ostalim rjeđim slučajevima.
Modeli
urediVan der Waalsov model
urediVan der Waalsova jednadžba stanja za realne plinove se često uzima u obzir molarna težina i molarni volumen:
gdje je: p – tlak, T – temperatura, R– univerzalna plinska konstanta, Vm – molarni volumen, a i b su parametri koji se određuju empirijski za svaki plin, ali se ponekad mogu procijeniti uz pomoć kritične temperature (Tc) i kritičnog tlaka (Pc), koristeći sljedeće odnose:[1]
Redlich-Kwongov model
urediRedlich-Kwongova jednadžba je naredna jednadžba s dva parametra, koja se koristi za opisivanje realnih plinova. Ona je gotovo uvijek točnija od Van der Waalsove jednadžbe, a često je točnija i od jednadžbi s više od dva parametra. Ona glasi:
gdje su a i b dva empirijska parametra koja nisu jednaka parametrima u Van der Waalsovoj jednadžbi.[2]
Berthelotov model i modificirani Berthelotov model
urediBerthelotova jednadžba se vrlo rijetko koristi:[3]
ali modificirani oblik te jednadžbe je puno točniji:
Dietericijev model
urediTo je dobar model ako treba uzeti u obzir ovisnost o temperaturi:[4]
Clausiusov model
urediClausiusova jednadžba je jednostavna jednadžba s tri parametra za opis realnih plinova:[5]
gdje je:
Virialijev model
urediVirialijeva jednadžba se izvodi iz postupka narušavanja reda statističke mehanike:[6]
ili na drugi način:
gdje su: A, B, C, A′, B′, i C′ konstante ovisne o temperaturi.
Peng-Robinsonov model
urediPeng-Robinsonova jednadžba je interesantna i korisna, jer se može iskoristiti za opisivanje nekih tekućina i realnih plinova:[7]
Wohlov model
urediWohlova jednadžba se koristi za kritične vrijednosti, i korisna je kada konstante za realne plinove nisu dostupne:[8]
gdje je:
Beattie-Bridgemanov model
urediJednadžba glasi:
gdje je: d molarna gustoća, i a, b, c, A i B su empirijski parametri.
Benedict-Webb-Rubinov model
urediBenedict-Webb-Rubinova jednadžba glasi:[9]
gdje je d molarna gustoća, i a, b, c, A, B, C, α, and γ su empirijske konstante.
Izvori
uredi- ↑ T. L. Hill: Statistical Thermodynamics, Addison-Wesley, Reading (1960.), p. 280
- ↑ "Fundamental fluid mechanics for the practicing engineer", James W. Murdock, publisher = CRC Press, 1993.
- ↑ Graebe O.: "Marcelin Berthelot", journal = Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, 1908.
- ↑ "Dieterici, Friedrich", New International Encyclopedia, 1905.
- ↑ Clausius R.: [1] "Über die Art der Bewegung, die wir Wärme nennen", journal =Annalen der Physik, 1857.
- ↑ Collins G. W.: "The Virial Theorem in Stellar Astrophysics", Pachart Press, 1978.
- ↑ "A New Two-Constant Equation of State", journal = Industrial and Engineering Chemistry: Fundamentals, 1976., Peng, DY, and Robinson
- ↑ "Otto Ruff und Alfred Wohl, Professoren der 1904 gegründeten Königlichen Technischen Hochschule zu Danzig" Teresa Sokolowska, Romuald Piosik, journal = Chemkon, 2004.
- ↑ Benedict M., Webb G. B. and Rubin L. C., "An Empirical Equation for Thermodynamic Properties of Light Hydrocarbons and Their Mixtures: I. Methane, Ethane, Propane, and n-Butane", J. Chem. Phys., Vol. 8, No.4, pp. 334–345 (1940).