UK 
EnglishТипова
Polski🧪 Газ Ван-дер-Ваальса
P-V ізотерми реального газу за рівнянням Ван-дер-Ваальса. Побудова Максвелла рівних площ, критична точка та коефіцієнт стисливості Z.
Про цю симуляцію
Реальні гази відхиляються від закону ідеального газу PV = nRT, тому що молекули притягуються одна до одної і займають кінцевий об'єм. Рівняння стану Ван-дер-Ваальса (P + a·n²/V²)(V − n·b) = nRT враховує обидва ефекти за допомогою двох констант, специфічних для речовини: a — для міжмолекулярного притягання, і b — для виключеного об'єму. Ця симуляція будує сімейство P–V ізотерм для CO₂, H₂O, N₂ або ідеального газу, зафарбовує побудову Максвелла рівних площ, яка замінює нефізичну S-подібну петлю рівняння нижче критичної температури, і анімує невелику коробку частинок у стилі LJ, щоб ви могли спостерігати, як молекули конденсуються з газу в рідину під час стиснення.
🔬 Що це показує
Основне полотно малює кілька ізотерм, забарвлених від синього (холодно) до червоного (гаряче), виділяє критичну точку, де перегин кривої вирівнюється до нульового нахилу, і заповнює біноідальний купол (область співіснування), що відділяє стабільні стани газу, рідини та двофазний стан. Нижнє полотно анімує частинки з притяганням і відштовхуванням у стилі Леннарда-Джонса, щоб ви могли спостерігати той самий фазовий перехід молекула за молекулою.
🎮 Як користуватися
Виберіть тип газу (CO₂, H₂O, N₂, Ідеальний), потім перетягуйте T/Tc, щоб змінити температуру, і «Кількість ізотерм», щоб додати або прибрати криві. Повзунок об'єму V/Vc діє як поршень — його переміщення стискає газ у реальному часі, пересуваючи точку поточного стану вздовж ізотерми та оновлюючи мітку фази (газ / рідина / двофазний / надкритичний).
💡 Чи знали ви?
Вище критичної температури Tc чіткої межі між «газом» і «рідиною» взагалі не існує — речовина стає надкритичною рідиною, той самий трюк, який використовують, щоб перетворити надкритичний CO₂ на розчинник для декофеїнізації кави.
Поширені запитання
Що додає рівняння Ван-дер-Ваальса до закону ідеального газу?
Воно додає до PV=nRT два коригувальні члени: a/V² враховує сили притягання між молекулами, які зменшують тиск, що вони чинять на стінки посудини, а віднімання nb від об'єму враховує кінцевий розмір, який фактично займають молекули, тому їх не можна стиснути до нульового об'єму.
Що насправді означають константи a і b?
a (в Па·м⁶/моль²) показує, наскільки сильно молекули газу притягуються одна до одної — більше значення a означає більш виражену криву зрідження й вищу критичну температуру. b (в м³/моль) — це виключений об'єм на моль, приблизно той об'єм, який займають самі молекули; вода і CO₂ мають досить різні значення, тому їхні ізотерми та критичні точки в симуляції виглядають так по-різному.
Що таке критична точка і що там відбувається?
Критична точка (Tc, Pc, Vc) — це точка, де рідка і газоподібна фази стають ідентичними — ізотерма має горизонтальний перегин (∂P/∂V = ∂²P/∂V² = 0). Для рівняння Ван-дер-Ваальса це дає Tc = 8a/27Rb, Pc = a/27b², Vc = 3nb; вище Tc жоден тиск сам по собі не здатний сконденсувати газ в окрему рідину.
Чому симуляція зафарбовує площу замість того, щоб малювати сиру S-подібну криву нижче Tc?
Нижче критичної температури вихідне рівняння Ван-дер-Ваальса передбачає нефізичну петлю, де тиск зростав би зі збільшенням об'єму. Побудова Максвелла рівних площ замінює цю петлю пласким горизонтальним відрізком за реального тиску пари, обраним так, щоб зафарбовані площі над і під лінією були рівні — це забезпечує однаковий хімічний потенціал рідини і пари в рівновазі.
Що саме моделює молекулярна панель?
Це спрощена 2D-система частинок із короткодіючим відштовхуванням і далекодіючим притяганням у стилі Леннарда-Джонса, масштабованим тим самим параметром a, що й в основному рівнянні. Коли ви стискаєте поршень або охолоджуєте газ, частинки сповільнюються і збираються докупи, візуально відтворюючи той самий перехід від газу до рідини, який P–V діаграма показує математично.