вириальное уравнение

ВИРИАЛЬНОЕ УРАВНЕНИЕ (от лат. vires — силы)

уравнение состояния реальных газов, представляющее собой разложение давления р или фактора сжимаемости pV/RT в ряд по отрицат. степеням молярного объема V(R — газовая постоянная, Т — температура):

где В₂, В₃, ...-т.наз. вириальные коэффициенты (В₂-второй, В₃-третий и т. д.). Впервые В.у. было получено на основе теоремы вириала, откуда и название. Первый вириальный коэф. равен единице, поэтому для разреженных газов (>V → ), а также при В₂ = В₃ = ... = 0 В.у., ограниченное первым членом ряда, переходит в уравнение состояния идеального газа pV= RT. Вириальные коэф. чистых газов являются функциями только температуры Т и не зависят от давления (плотности). Вириальные коэф. газовых смесей зависят от температуры и состава. Второй вириальный коэф. газа при низких температурах отрицателен, при высоких — положителен. Температура Т_Б, при которой В₂ = 0, наз. точкой Бойля. В точке Бойля уравнение состояния идеального газа применимо даже для умеренно плотных газов.

Статистич. физика позволяет вычислить вириальные коэф. и их температурную зависимость, если известен потенциал межмолекулярного взаимодействия для данного газа. При этом В₂ определяется взаимод. пар частиц, В₃ — одновременным взаимод. трех частиц и т. д. Однако надежные сведения о потенциале межмол. взаимод. весьма ограниченны, поэтому для расчетов вириальных коэф. на практике чаще всего используют соотношения, основанные на соответственных состояний законе и учитывающие критич. параметры вещества. Экспериментально вириальные коэф. определяют по данным о p-V-T зависимостях, вязкости газов и др.

В. у. применяют для описания газов малой и умеренной плотности, не превышающей 30–40% от критической. Для описания с помощью В. у. более плотных газов требуется вводить большое число членов ряда. При плотностях, соответствующих жидкому состоянию вещества, вириалыюе разложение расходится. Для состояний вблизи критич. точки жидкость — газ В. у. в принципе непригодно, т. к. в этом случае зависимость термодинамич. свойств от температуры и плотности (давления) не имеет аналит. выражения (см. критические явления).

^{Лит. см. при ст. Газы.}

_{М. А. Анисимов}