§ 54. ОТКЛОНЕНИЕ ОТ ЗАКОНА БОЙЛЯ—МАРИОТТА

Качественное отличие изотерм реального и идеального газов показано на рисунке 6.1. Сплошная кривая — изотерма реального газа, пунктирная — идеальная изотерма, описываемая законом Бойля — Мариотта. В области малых плотностей обе кривые совпадают.

При средних плотностях давление реального газа меньше, чем в случае, когда газ ведет себя как идеальный. Является также очевидным, что при указанных плотностях рис. 6.1) сжимаемость реального газа больше сжимаемости идеального. Это объясняется тем, что при средних плотностях проявляются молекулярные силы притяжения, которые делают газ более сжимаемым под воздействием внешних сил по сравнению с идеальным газом.

При больших плотностях ( рис. 6.1) давление реального газа больше того, что можно ожидать от идеального, при этом сжимаемость реальной системы меньше сжимаемости идеальной. Это объясняется только тем, что при больших сжатиях проявляются силы отталкивания (размеры молекул),

Рис. 6.1.

вследствие чего среда делается менее сжимаемой под воздействием внешних сил по сравнению с сжимаемостью идеального газа.

Характер действия межмолекулярных сил в первую очередь обусловлен зависимостью потенциальной энергии взаимодействия частиц от расстояния между ними. Для многих веществ потенциальная энергия парного взаимодействия молекул (потенциал) зависит только от расстояния между молекулами и определяется двумя составляющими:

здесь расстояние между центрами масс частиц, положительная составляющая потенциала, связанная с проявлением сил отталкивания, отрицательная составляющая потенциала, порождающая притяжение.

Обе составляющие потенциала (54.1) электрического происхождения (гравитационное взаимодействие молекул по сравнению с электрическим пренебрежимо мало) и по абсолютному значению убывают по разным законам с увеличением расстояний (зависимость более сильная по сравнению с зависимостью