PL 
EnglishDomyślny
Українська🧪 Gaz van der Waalsa
Izotermy P-V gazu rzeczywistego według równania van der Waalsa. Konstrukcja równych pól Maxwella, punkt krytyczny i współczynnik ściśliwości Z.
O tej symulacji
Gazy rzeczywiste odbiegają od prawa gazu doskonałego PV = nRT, ponieważ cząsteczki przyciągają się nawzajem i zajmują skończoną objętość. Równanie stanu van der Waalsa (P + a·n²/V²)(V − n·b) = nRT koryguje oba te efekty za pomocą dwóch stałych charakterystycznych dla substancji: a dla przyciągania międzycząsteczkowego i b dla objętości wykluczonej. Ta symulacja rysuje rodzinę izoterm P-V dla CO₂, H₂O, N₂ lub gazu doskonałego, zacienia konstrukcję równych pól Maxwella, która zastępuje niefizyczną, esowatą pętlę równania poniżej temperatury krytycznej, i animuje mały zbiornik cząstek w stylu Lennarda-Jonesa, dzięki czemu można obserwować, jak cząsteczki skraplają się z gazu w ciecz podczas ściskania.
🔬 Co pokazuje
Główny wykres rysuje wiele izoterm w kolorach od niebieskiego (zimno) do czerwonego (gorąco), wyróżnia punkt krytyczny, w którym punkt przegięcia krzywej spłaszcza się do zerowego nachylenia, i wypełnia kopułę binodalną (współistnienia), oddzielającą stabilne stany gazu, cieczy i fazy dwufazowej. Dolny wykres animuje cząstki z przyciąganiem i odpychaniem w stylu Lennarda-Jonesa, dzięki czemu można obserwować to samo przejście fazowe rozgrywające się cząsteczka po cząsteczce.
🎮 Jak korzystać
Wybierz rodzaj gazu (CO₂, H₂O, N₂, gaz doskonały), a następnie przeciągnij T/Tc, aby zmienić temperaturę, oraz liczbę pokazywanych izoterm, by dodać lub usunąć krzywe. Suwak objętości V/Vc działa jak tłok — jego przesuwanie ściska gaz w czasie rzeczywistym, przesuwając punkt bieżącego stanu wzdłuż izotermy i aktualizując etykietę fazy (gaz / ciecz / dwufazowy / superkrytyczny).
💡 Czy wiesz, że...
Powyżej temperatury krytycznej Tc nie ma już wyraźnej granicy między „gazem" a „cieczą" — substancja staje się płynem superkrytycznym, tą samą sztuczką, dzięki której superkrytyczne CO₂ służy jako rozpuszczalnik do dekofeinizacji kawy.
Najczęściej zadawane pytania
Co dodaje równanie van der Waalsa do prawa gazu doskonałego?
Dodaje ono dwa człony korekcyjne do PV=nRT: a/V² uwzględnia siły przyciągania między cząsteczkami, które zmniejszają ciśnienie wywierane na ścianki naczynia, a odjęcie nb od objętości uwzględnia skończoną wielkość cząsteczek, które nie mogą zostać ściśnięte do zerowej objętości.
Co właściwie reprezentują stałe a i b?
a (w Pa·m⁶/mol²) mierzy, jak silnie cząsteczki gazu przyciągają się nawzajem — większa wartość a oznacza wyraźniejszą krzywą skraplania i wyższą temperaturę krytyczną. b (w m³/mol) to objętość wykluczona na mol, czyli w przybliżeniu objętość zajmowana przez same cząsteczki; woda i CO₂ mają dość różne wartości, dlatego ich izotermy i punkty krytyczne wyglądają w symulacji tak odmiennie.
Czym jest punkt krytyczny i co się w nim dzieje?
Punkt krytyczny (Tc, Pc, Vc) to miejsce, w którym fazy ciekła i gazowa stają się identyczne — izoterma ma poziomy punkt przegięcia (∂P/∂V = ∂²P/∂V² = 0). Dla równania van der Waalsa wynosi to Tc = 8a/27Rb, Pc = a/27b², Vc = 3nb; powyżej Tc żadne ciśnienie samo w sobie nie skropli gazu w wyraźną ciecz.
Dlaczego symulacja zacienia obszar zamiast rysować surową, esowatą krzywą poniżej Tc?
Poniżej temperatury krytycznej surowe równanie van der Waalsa przewiduje niefizyczną pętlę, w której ciśnienie rosłoby wraz ze wzrostem objętości. Konstrukcja równych pól Maxwella zastępuje tę pętlę płaskim, poziomym odcinkiem przy rzeczywistym ciśnieniu pary, dobranym tak, by zacienione obszary powyżej i poniżej linii były równe — wymusza to, by ciecz i para miały ten sam potencjał chemiczny w stanie równowagi.
Co właściwie symuluje panel molekularny?
To uproszczony dwuwymiarowy układ cząstek z krótkozasięgowym odpychaniem i dalekozasięgowym przyciąganiem w stylu Lennarda-Jonesa, skalowanym tym samym parametrem a, który występuje w głównym równaniu. Gdy ściskasz tłok lub chłodzisz gaz, cząstki zwalniają i zbijają się razem, wizualnie odtwarzając to samo przejście gazu w ciecz, które wykres P-V przedstawia matematycznie.