Wirialne równanie stanu
Z Wikipedii
Wirialne równanie stanu gazu opisuje stan gazu rzeczywistego. Ma postać szeregu potęgowego (Kamerlingha - Onnesa), którego pierwszy człon stanowi równanie stanu gazu doskonałego. Z reguły równanie to jest podane dla 1 mola gazu, a więc zamiast objętości w równaniu pojawia się objętość molowa gazu .
Typowe postacie tego równania, to:
gdzie:
- B, C ... czy B',C' ... są zwane drugim, trzecim itd. współczynnikiem wirialnym i zależą od temperatury; z reguły człon przy potędze (k+1) jest mniej ważny niż człon przy potędze (k). Dla gazu doskonałego te współczynniki są równe 0. Ogólnie rzecz biorąc drugi współczynnik wirialny B odpowiada ze oddziaływania w obrębie par cząsteczek, a trzeci współczynnik wirialny za oddziaływania w obrębie trójek cząsteczek.
Często też stosuje się postać równania wirialnego w funkcji gęstości, ρ = M/Vm gdzie M jest masą molową gazu.
gdzie:
- B = B/M, C = C/M2 itd.
Z analizy równań wirialnych wynika, że chociaż dla bardzo małych ciśnień czy gęstości gazu rzeczywistego na pierwszy rzut oka jego zachowanie zbliża się do gazu doskonałego, to ze względu na to, że wiele spośród właściwości gazu zależy od pochodnych wielkości fizycznych, to ich właściwości gazów rzeczywistych pozostaną różne od właściwości gazu doskonałego.
Dość dobrze gazy rzeczywiste opisuje równanie van der Waalsa, a jego zaletą jest prosty sens fizyczny parametrów równania.
Parametrem w ogólny sposób określającym zgodność zachowania gazu rzeczywistego z modelem gazu doskonałego jest tzw. współczynnik ściśliwości Z = pVm/RT, który łatwo się wyraża poprzez współczynniki równania wirialnego (wyrażenie potęgowe w nawiasie w równaniach powyżej).
