Reale Gase und Dämpfe

Alle reinen Stoffe können in den drei Phasen fest, flüssig und gasförmig auftreten. Beim Phasenübergang sind als Zustandsgebiete das Nassdampfgebiet, das Schmelzgebiet und das Sublimationsgebiet von Belang. Es werden Beziehungen für die Erfassung von Zustandsänderungen in den drei technisch wichtigen Gebieten Flüssigkeitsgebiet, Nassdampfgebiet sowie Gasgebiet angegeben. Im Gasgebiet werden die Zustände des realen Gases von denen des idealen Gases unterschieden. Weiter werden zur Veranschaulichung der Eigenschaften von reinen Stoffen u. a. das p,V-Diagramm, das T,s-Diagramm, das h,s-Diagramm und das lg p,h-Diagramm vorgestellt. Zur Wiedergabe der Eigenschaften idealer und realer Gase sowie von Flüssigkeiten dienen thermische Zustandsgleichungen der Form F(p,V,T). Als einfachste dieser Gleichungen wird die van der Waalssche Gleichung behandelt; Weiterentwicklungen wie z. B. die Gleichungen von Redlich, Kwong und Soave, von Beattie und Bridgman sowie von Benedict, Webb und Rubin sowie die Virialgleichung werden vorgestellt. Weiter werden Beziehungen hergeleitet, mit denen sich aus der Kenntnis der Abhängigkeit der spezifischen isochoren bzw. isobaren Wärmekapazität c _v bzw. c _p des idealen Gases von der Temperatur T sowie mithilfe einer thermischen Zustandsgleichung u. a. die spezifische innere Energie u, die spezifische Enthalpie h und die spezifische Entropie s für reale Gase und Flüssigkeiten berechnen lassen. Auch wird die Clausius-Clapeyronsche Gleichung hergeleitet. Weiter werden die spezifische freie Energie f und die spezifische freie Enthalpie g als Zustandsgrößen eingeführt und ein g,s-Diagramm für H₂O vorgestellt.