1. Поясните график зависимости плотности жидкости и её пара от температуры (см. рис. 102). Что означает точка А на графике?
На графике изображена зависимость плотности вещества от температуры для жидкой и газообразной фаз (пара). По оси ординат отложена плотность ρ, по оси абсцисс — температура T. Кривая жидкости показывает, как плотность уменьшается с повышением температуры. Кривая пара также показывает рост плотности с повышением температуры до определённой точки. Точка A на графике — это критическая точка. При этой температуре Tk и соответствующей плотности вещество переходит в состояние, в котором граница между жидкостью и паром исчезает. Выше этой температуры вещество не может существовать в жидком состоянии, независимо от давления.
2. Можно ли путём изотермического сжатия перевести углекислый газ, находящийся при температуре 50 °C, в жидкое состояние?
Перевести углекислый газ в жидкое состояние изотермическим сжатием при температуре 50 °C не получится, так как это выше критической температуры углекислого газа (которая составляет около 31 °C). При температуре выше критической вещество не может быть сжато в жидкость из газа — оно будет оставаться в сверхкритическом состоянии, где нет различия между газом и жидкостью.
3. Почему идеальный газ остаётся в газообразном состоянии при любых значениях давления и температуры?
Идеальный газ остаётся в газообразном состоянии при любых значениях давления и температуры, потому что модель идеального газа предполагает отсутствие межмолекулярных сил. В реальных условиях газы переходят в жидкость при определённых температурах и давлениях из-за межмолекулярного притяжения, но для идеального газа этого притяжения нет, и поэтому он не может конденсироваться.
4. От каких параметров зависит внутренняя энергия реального газа?
Внутренняя энергия реального газа зависит от температуры и от межмолекулярных взаимодействий, которые зависят от плотности и объёма газа. В отличие от идеального газа, для которого внутренняя энергия определяется только температурой, в реальном газе взаимодействия между молекулами начинают играть роль, особенно при высокой плотности и низких температурах, когда газ начинает приближаться к фазе жидкости.