Курсовая работа: Теоретические методы описания эффекта Джоуля-Томсона в рамках уравнения Ван-дер-Ваальса и сопоставление их с экспериментальными данными для простых газов

В процессе изучения явления Джоуля-Томсона важно понимать, как различные теоретические подходы могут быть использованы для описания поведения газов при расширении. Эффект Джоуля-Томсона характеризуется изменением температуры газа при его изотермическом расширении через узкое сечение, и его проявление зависит от природы самого газа и условий, при которых происходит процесс. Использование уравнения состояния Ван-дер-Ваальса позволяет учитывать молекулярные взаимодействия и объемы, занимаемые частицами вещества, что делает его подходящим для анализа поведения реальных газов.

В рамках теоретической части работы было разработано уравнение для расчета изменения температуры в зависимости от давления и внутренней энергии газа. Моделирование производилось для различных газов с определением критериев, при которых эффект проявляется, таких как температура и давление. Результаты теоретических расчетов позволяют определить критическую точку, в которой газ переходил в состояние, отвечающее более глубоким физическим причинам, связанным с межмолекулярными взаимодействиями.

Сравнение полученных теоретических данных с экспериментальными значениями проводилось для нескольких простых газов, таких как аргон, азот и углекислый газ. Анализ показал, что при низких температурах эффект Джоуля-Томсона проявляется как ожидается, однако при высоких температурах расхождения между теорией и экспериментом увеличиваются, что может быть связано с приближенностью модели Ван-дер-Ваальса. Уточнение этих моделей и включение дополнительных факторов, таких как поляризация молекул, может способствовать более точному описанию явления и улучшению согласованности с экспериментальными данными.

В результате проделанной работы выявлены ключевые аспекты, отмечающие важность применения теоретических методов для понимания термодинамических эффектов в реальных условиях, а также необходимость продолжения исследований в этой области для достижения более глубокого понимания молекулярных взаимодействий.