ディーテリチの状態方程式

ディーテリチ(Dieterici)の状態方程式(ディエテリチの状態方程式)とは実在気体の振る舞いを説明する状態方程式のひとつである。

概要

ディーテリチの方程式は以下のように表される。

P = n R T V n b exp ( n a R T V ) {\displaystyle P={\frac {nRT}{V-nb}}\exp \left(-{\frac {na}{RTV}}\right)}

ファンデルワールスの状態方程式と同様に、ジュール=トムソン効果臨界点などを定性的に説明することができる。低圧の条件下で、 exp ( n a R T V ) 1 n a R T V {\displaystyle \exp \left(-{\frac {na}{RTV}}\right)\approx 1-{\frac {na}{RTV}}}  、 n b V 1 {\displaystyle {\frac {nb}{V}}\ll 1} と近似すると、ファンデルワールスの状態方程式と一致する。


臨界点

気体がディーテリチの式に従うとき、臨界点における圧力体積絶対温度は、 ( P V ) T = ( 2 P V 2 ) T = 0 {\displaystyle \left({\frac {\partial P}{\partial V}}\right)_{T}=\left({\frac {\partial ^{2}P}{\partial V^{2}}}\right)_{T}=0} を解くことにより、以下のように求められる。

( P c , V c , T c ) = ( a 4 e 2 b 2 , 2 n b , a 4 R b ) {\displaystyle (P_{\mathrm {c} },V_{\mathrm {c} },T_{\mathrm {c} })=\left({\frac {a}{4e^{2}b^{2}}},2nb,{\frac {a}{4Rb}}\right)}

臨界点における圧縮因子 Z c = P c V c n R T c = 2 e 2 = 0.271 {\displaystyle Z_{c}={\frac {P_{c}V_{c}}{nRT_{c}}}={\frac {2}{e^{2}}}=0.271} でファンデルワールスの式のそれ( Z c = 0.375 {\displaystyle Z_{c}=0.375} )に比べるとキセノンの実測値(0.278)や二酸化炭素の実測値(0.287)など非極性分子気体の値に近い。

参考文献

  • Palmer, Rogalski: Advanced University Physics ISBN 9782884490665