Ako u prostoru koji sadrži paru tečnosti može doći do daljeg isparavanja te tečnosti, tada se para koja se nalazi u tom prostoru naziva nezasićena para.
Promjenom zapremine nezasićene pare primijetit ćemo da se mijenja i njen pritisak: kako se zapremina smanjuje, pritisak raste, a povećanjem zapremine pritisak opada.
Neka cijev B bude podignuta tako visoko da sadrži nezasićenu paru. Pritisak ove pare je jednak H – h, gde je H – Atmosferski pritisak. Ako nakon toga spustite cijev, nivo žive u njoj će se smanjiti: h 1< h, а это показывает, что давление пара возрастает (H – h 1 >H - H). Pritisak pare će se povećavati sve dok para ne postane zasićena. Iznad žive će se pojaviti tečnost. Od trenutka kada je para zasićena, njen pritisak će postati konstantan i jednak H – h 2. Ovo će biti najveći pritisak pare na datoj temperaturi.?
Para proizvodi najveći pritisak na datoj temperaturi u stanju zasićenja.
Grafički, prijelaz nezasićene pare u tekućinu smanjenjem njenog volumena bez promjene temperature je predstavljen krivuljom ABCD. Dio AB ove krive odgovara nezasićenoj pari, tačka B stanju zasićenja, linija BC kondenzaciji pare i CD tečnosti. ABCD kriva se naziva izoterma para-tečnost.
Nezasićena para se može dovesti u stanje zasićenja ne samo smanjenjem njenog volumena, već i snižavanjem temperature. Dakle, ako sipate eter na vanjski dio cijevi B, tada će eter, isparavajući, ohladiti, zbog čega će nezasićena para preći u stanje zasićenja, djelomično se pretvarajući u tekućinu.
Ovo svojstvo pare objašnjava zamagljivanje unesenih hladnih predmeta topla soba, stvaranje magle, rose itd. Dakle, prelazak pare iz nezasićenog u zasićeno stanje se ostvaruje na dva načina: 1) snižavanjem temperature i 2) povećanjem pritiska (smanjenjem zapremine).
Obrnuti prijelaz iz zasićenog u nezasićeno stanje postiže se: 1) bez promjene temperature smanjenjem tlaka (povećanjem volumena) i 2) povećanjem temperature pare.
Ako pažljivo zagrijete cijev koja sadrži zasićenu paru, tekućina iznad žive postupno će ispariti, a daljnjim zagrijavanjem iznad žive će se pojaviti nezasićena para.
U inženjerstvu, nezasićena para nastala pregrijavanjem zasićene pare naziva se pregrijana para. Za rad parne mašine Trenutno se koristi isključivo pregrijana para, koja ima temperaturu od 150 do 600 ° C.
Para koja nije u ravnoteži sa svojom tekućinom naziva se nezasićena.
Za različite tekućine, dinamička ravnoteža s parom se javlja pri različitim gustoćama pare. Razlog tome je razlika u silama međumolekularne interakcije. U tečnostima u kojima su međumolekularne privlačne sile jake, kao što je živa, iz tečnosti mogu izleteti samo „najbrži“ molekuli čiji je broj neznatan. Stoga, za takve tekućine, već pri maloj gustini pare, dolazi do stanja ravnoteže. U isparljivim tečnostima sa malom silom privlačenja između molekula, na primjer eter, na istoj temperaturi mnogi molekuli mogu izletjeti iz tekućine. Stoga se ravnotežno stanje javlja samo pri značajnoj gustini pare.
Zasićena para ima maksimalnu gustinu i pritisak na datoj temperaturi.
§ 6.3. Izoterme realnog gasa
Za detaljnije razjašnjenje uslova pod kojima su moguće međusobne transformacije gasa i tečnosti nisu dovoljna jednostavna opažanja isparavanja tečnosti. Potrebno je pažljivo pratiti promjenu tlaka stvarnog plina ovisno o njegovoj zapremini na različitim temperaturama.
Neka se u cilindru ispod klipa nalazi ugljični dioksid (slika 6.3). Polako ćemo ga komprimirati, dok radimo na plinu, uslijed čega bi se unutrašnja energija plina trebala povećati. Ako želimo da proces izvedemo na konstantnoj temperaturi T, tada morate osigurati dobru razmjenu topline između cilindra i okoline. Da biste to učinili, možete staviti cilindar u veliku posudu s tekućinom konstantne temperature (termostat) i komprimirati plin tako polako da toplina ima vremena da se prenese sa plina na okolna tijela.
Provodeći ovaj eksperiment, možete primijetiti da na početku, kada je volumen dovoljno velik ( V > V 2 , vidi sl. 6.3), pritisak ugljen-dioksida raste sa smanjenjem zapremine u skladu sa Boyle-Mariotteovim zakonom, a zatim se sa daljim povećanjem pritiska uočavaju mala odstupanja od ovog zakona. Ovaj odnos između pritiska i zapremine gasa je grafički prikazan na slici 6.3 krivulje AB.
Uz daljnje smanjenje volumena, počevši od vrijednosti V 2 , pritisak u cilindru ispod klipa prestaje da se menja. Ako pogledate u cilindar kroz poseban prozorčić, vidjet ćete da dio zapremine cilindra zauzima prozirna tekućina. To znači da se plin (para) pretvorio u zasićenu paru, a dio u tekućinu, odnosno kondenzirao.
Kako nastavljamo sa sabijanjem sadržaja cilindra, primijetit ćemo da se količina tekućine u cilindru povećava, a prostor koji zauzima zasićena para smanjuje. Pritisak koji pokazuje manometar ostaje konstantan sve dok se cijeli prostor ispod klipa ne napuni tekućinom. Ovaj proces je prikazan na slici 6.3 u dijelu Ned grafike.
Nakon toga, uz lagano smanjenje volumena, počevši od vrijednosti V3, pritisak raste veoma naglo (presjek CD grafika; vidi sl. 6.3). To se objašnjava činjenicom da su tekućine slabo kompresibilne.
Budući da se razmatrani proces odvijao pri konstantnoj temperaturi T, graf A B C D (vidi sliku 6.3), koja prikazuje zavisnost pritiska gasa R od volumena V, naziva se izoterma realnog gasa. Parcela AB (V > V 2 ) odgovara nezasićenoj pari, površina ned (V 3 < V < V 2 ) - ravnotežno stanje tečnosti i njene zasićene pare, i presek CD (V < V 3 ) - tečno stanje supstance.
Eksperimenti pokazuju da izoterme drugih tvari imaju isti oblik ako njihova temperatura nije previsoka.
Procesi isparavanja i kondenzacije odvijaju se kontinuirano i paralelno jedan s drugim.
U otvorenoj posudi količina tečnosti se vremenom smanjuje, jer isparavanje prevladava nad kondenzacijom.
Para koja postoji iznad površine tečnosti kada isparavanje prevlada nad kondenzacijom ili para u odsustvu tečnosti naziva se nezasićeni.
U hermetički zatvorenoj posudi nivo tečnosti se ne menja tokom vremena, jer isparavanje i kondenzacija nadoknađuju jedna drugu: što više molekula izleti iz tekućine, isti broj ih se vraća u nju u isto vrijeme, a između pare i njene tekućine dolazi do dinamičke (pokretne) ravnoteže.
Para koja je u dinamičkoj ravnoteži sa svojom tečnošću naziva se zasićen.
Na datoj temperaturi, zasićena para bilo koje tečnosti ima najveću gustinu ( ) i stvara maksimalni pritisak ( ) koju para ove tečnosti može imati na ovoj temperaturi.
Pritisak i gustina zasićene pare na istoj temperaturi zavise od vrste supstance: veći pritisak stvara zasićenu paru tečnosti koja brže isparava. Na primjer, i
Svojstva nezasićenih para: Nezasićene pare se pokoravaju gasnim zakonima Boylea - Mariotte, Gay-Lussac, Charles, a na njih se može primijeniti jednačina stanja idealnog plina.
Svojstva zasićenih para:1. Pri konstantnoj zapremini, sa povećanjem temperature, pritisak zasićene pare raste, ali ne direktno proporcionalno (Charlesov zakon nije zadovoljen), pritisak raste brže od pritiska idealnog gasa. , sa porastom temperature ( ) , masa pare se povećava, pa se stoga povećava koncentracija molekula pare () i pritisak zasićene pare će se otopiti iz dva razloga (
3 1 – nezasićena para (idealni gas);
2 2 - zasićena para; 3 – nezasićena para,
1 dobijen iz zasićene pare u istom
Zapremina kada se zagreje.
2. Pritisak zasićene pare pri konstantnoj temperaturi ne zavisi od zapremine koju zauzima.
Kako se zapremina povećava, masa pare raste, a masa tečnosti opada (deo tečnosti se pretvara u paru); kada se zapremina smanjuje, para postaje manja, a tečnost postaje veća (deo pare se pretvara u tečnost), dok gustina i koncentracija molekula zasićene pare ostaju konstantne, stoga pritisak ostaje konstantan ().
tečnost
(sat. para + tečnost)
Nezasićene pare
Zasićene pare ne poštuju Boyleove zakone o plinu - Mariotte, Gay-Lussac, Charles, jer masa pare u procesima ne ostaje konstantna, već sve gasni zakoni dobijeno za konstantnu masu. Jednačina stanja idealnog gasa može se primeniti na zasićenu paru.
dakle, zasićena para se može pretvoriti u nezasićenu paru ili zagrijavanjem pri konstantnoj zapremini ili povećanjem njenog volumena na konstantnoj temperaturi. Nezasićena para se može pretvoriti u zasićenu paru ili hlađenjem pri konstantnoj zapremini ili komprimovanjem na konstantnoj temperaturi.
Kritično stanje
Prisustvo slobodne površine tečnosti omogućava da se naznači gde se nalazi tečna faza supstance, a gde gasovita faza. Oštra razlika između tečnosti i njene pare objašnjava se činjenicom da je gustina tečnosti mnogo puta veća od gustine pare. Ako zagrijete tekućinu u hermetički zatvorenoj posudi, tada će se zbog ekspanzije njena gustoća smanjiti, a gustoća pare iznad nje će se povećati. To znači da je razlika između tečnosti i njene zasićene pare izglađena i dovoljno visoke temperature potpuno nestaje. Temperatura na kojoj se razlikuju fizička svojstva između tečnosti i njene zasićene pare, a njihove gustine postanu jednake, naziva sekritična temperatura.
Kritična tačka
Da bi tečnost nastala iz gasa, prosječna potencijalna energija privlačenja molekula mora premašiti njihovu prosječnu kinetičku energiju.
Kritična temperatura – maksimalna temperatura na kojoj se para pretvara u tečnost. Kritična temperatura ovisi o potencijalnoj energiji interakcije između molekula i stoga je različita za različite plinove. Zbog jaka interakcija molekula vode, vodena para se može pretvoriti u vodu čak i na temperaturi od . Istovremeno, ukapljivanje azota se dešava samo na temperaturi nižoj od = -147˚, jer molekule dušika međusobno slabo djeluju.
Drugi makroskopski parametar koji utiče na prelaz para-tečnost je pritisak. S povećanjem vanjskog tlaka tijekom kompresije plina, prosječna udaljenost između čestica se smanjuje, sila privlačenja između njih se povećava i, shodno tome, povećava se prosječna potencijalna energija njihove interakcije.
Pritisakzasićena para na svojoj kritičnoj temperaturi naziva se kritičan. Ovo je najveći mogući pritisak zasićene pare date supstance.
Stanje materije sa kritičnim parametrima se zove kritičan(kritična tačka) . Svaka supstanca ima svoju kritičnu temperaturu i pritisak.
U kritičnom stanju, specifična toplota isparavanja i koeficijent površinskog napona tečnosti nestaju. Na temperaturama iznad kritičnih, čak i pri veoma visokim pritiscima, transformacija gasa u tečnost je nemoguća, tj. Tečnost ne može postojati iznad kritične temperature. Na superkritičnim temperaturama moguće je samo stanje pare tvari.
Ukapljivanje gasova je moguće samo na temperaturama ispod kritične temperature. Za ukapljivanje, plinovi se hlade do kritične temperature, kao što je adijabatsko širenje, a zatim se izotermno komprimiraju.
Kipuće
Spolja ovaj fenomen izgleda ovako: Brzo rastući mjehurići se dižu iz cijele zapremine tečnosti na površinu, pucaju na površinu i para se oslobađa u okolinu.
MKT objašnjava ključanje na sljedeći način: U tekućini uvijek postoje mjehurići zraka, u njima dolazi do isparavanja. Ispostavlja se da je zatvoreni volumen mjehurića ispunjen ne samo zrakom, već i zasićenom parom. Kada se tečnost zagreje, pritisak zasićene pare u njima raste brže od pritiska vazduha. Kada, u dovoljno zagrijanoj tečnosti, pritisak zasićene pare u mjehurićima postane veći od vanjskog tlaka, oni se povećavaju u volumenu, a sila uzgona koja premašuje njihovu gravitaciju podiže mjehuriće na površinu. Plutajući mjehurići počinju pucati kada, na određenoj temperaturi, pritisak zasićene pare u njima premaši pritisak iznad tečnosti. Temperatura tečnosti pri kojoj je pritisak njene zasićene pare u mjehurićima jednak ili veći od vanjskog pritiska na tečnost naziva se tačka ključanja.
Tačka ključanja različitih tečnosti je različita, jer pritisak zasićene pare u njihovim mehurićima se poredi sa istim spoljnim pritiskom na različitim temperaturama. Na primjer, pritisak zasićene pare u mjehurićima jednak je normalnom atmosferskom pritisku za vodu na 100˚C, za živu na 357˚C, za alkohol na 78˚C, za etar na 35˚C.
Tačka ključanja ostaje konstantna tokom procesa ključanja, jer sva toplota koja se dovodi do zagrejane tečnosti troši se na isparavanje.
Tačka ključanja zavisi od spoljašnjeg pritiska na tečnost: sa povećanjem pritiska, temperatura raste; Kako pritisak opada, temperatura se smanjuje. Na primjer, na nadmorskoj visini od 5 km, gdje je pritisak 2 puta niži od atmosferskog, tačka ključanja vode je 83˚C, u kotlovima parnih mašina, gdje je tlak pare 15 atm. (), temperatura vode je oko 200˚S.
Vlažnost vazduha
U vazduhu uvek ima vodene pare, pa se može govoriti o vlažnosti vazduha koju karakterišu sledeće vrednosti:
1.Apsolutna vlažnost je gustina vodene pare u vazduhu (ili pritisak koji ova para stvara (.
Apsolutna vlažnost ne daje predstavu o stepenu zasićenosti vazduha vodenom parom. Ista količina vodene pare na različite temperature stvara drugačiji osećaj vlažnosti.
2.Relativna vlažnost- je omjer gustine (pritiska) vodene pare sadržane u zraku na datoj temperaturi prema gustini (pritisku) zasićene pare na istoj temperaturi :
ili
– apsolutna vlažnost na datoj temperaturi; - gustina, pritisak zasićene pare na istoj temperaturi. Gustoća i pritisak zasićene vodene pare na bilo kojoj temperaturi može se naći u tabeli. Tabela pokazuje da što je viša temperatura vazduha, to mora biti veća gustina i pritisak vodene pare u vazduhu da bi on bio zasićen.
Znajući relativna vlažnost, možete razumjeti u kojem postotku je vodena para u zraku na datoj temperaturi daleko od zasićenja. Ako je para u zraku zasićena, onda . Ako , tada u vazduhu nema dovoljno pare da bi se došlo do stanja zasićenja.
O činjenici da para u zraku postaje zasićena, sudi se po pojavi vlage u obliku magle ili rose. Temperatura na kojoj vodena para u zraku postaje zasićena naziva se tačka rose.
Para u vazduhu se može učiniti zasićenom dodavanjem pare dodatnim isparavanjem tečnosti bez promene temperature vazduha, ili ako postoji količina pare u vazduhu, sniziti njenu temperaturu.
Normalna relativna vlažnost vazduha, najpovoljnija za čoveka, je 40 - 60%. Velika važnost ima znanje o vlažnosti u meteorologiji za predviđanje vremena. u tkanju, proizvodnja konditorskih proizvoda Za normalan tok procesa potrebna je određena vlažnost. Čuvanje umetničkih dela i knjiga zahteva održavanje vlažnosti vazduha na potrebnom nivou.
Instrumenti za određivanje vlažnosti:
1. Hidrometar kondenzacije (omogućava vam da odredite tačku rose).
2. Higrometar za kosu (princip rada se zasniva na zavisnosti dužine bezmasne kose od vlažnosti) meri relativnu vlažnost u procentima.
3. Psihrometar se sastoji od dva termometra, suvog i vlažnog. Rezervoar navlaženog termometra je umotan u krpu umočenu u vodu. Zbog isparavanja iz tkanine, temperatura navlaženog je niža od one suhe. Razlika u očitanjima termometra ovisi o vlažnosti okolnog zraka: što je zrak suvlji, to je intenzivnije isparavanje iz tkanine, veća je razlika u očitanjima termometra i obrnuto. Ako je vlažnost vazduha 100%, onda su očitanja termometra ista, tj. razlika u očitanjima je 0. Za određivanje vlažnosti pomoću psihrometra koristi se psihrometrijska tablica.
Topljenje i kristalizacija
Prilikom topljenjačvrstog tijela, rastojanje između čestica koje formiraju kristalnu rešetku se povećava, a sama rešetka se uništava. Proces topljenja zahtijeva energiju. Kada se čvrsta materija zagreje, ona se povećava kinetička energija vibrirajućih molekula i, shodno tome, amplitude njihovih vibracija. Na određenoj temperaturi, tzv tačka topljenja, red u rasporedu čestica u kristalima je poremećen, kristali gube oblik. Supstanca se topi, prelazeći iz čvrstog u tečno stanje.
Nakon kristalizacije Molekule se spajaju i formiraju kristalnu rešetku. Kristalizacija se može dogoditi samo kada tečnost oslobodi energiju. Kako se rastopljena supstanca hladi, prosječna kinetička energija i brzina molekula se smanjuju. Privlačne sile mogu držati čestice blizu njihovih ravnotežnih položaja. Na određenoj temperaturi, tzv temperatura skrućivanja (kristalizacije), svi molekuli se nalaze u položaju stabilne ravnoteže, njihov raspored postaje uređen - formira se kristal.
Topljenje čvrste supstance se dešava na istoj temperaturi na kojoj se supstanca skrućuje
Svaka supstanca ima svoju tačku topljenja. Na primjer, tačka topljenja helijuma je -269,6˚S, za živu -38,9˚S, za bakar 1083˚S.
Tokom procesa topljenja temperatura ostaje konstantna. Količina topline koja se dovodi izvana koristi se za uništavanje kristalne rešetke.
Tokom procesa stvrdnjavanja, iako se toplina uklanja, temperatura se ne mijenja. Energija koja se oslobađa tokom kristalizacije troši se na održavanje konstantne temperature.
Sve dok se cela supstanca ne otopi ili cela supstanca ne očvrsne, tj. Sve dok čvrsta i tečna faza supstance postoje zajedno, temperatura se ne menja.
TV+tečnost tekućina+tv
,
gdje je količina toplote, 
- količina topline potrebna za topljenje tvari koja se oslobađa tijekom kristalizacije tvari po masi
- specifična toplota fuzije– količina topline potrebna da se topi tvar težine 1 kg na njenoj tački.
Kolika se količina toplote troši pri topljenju određene mase supstance, ista količina toplote se oslobađa prilikom kristalizacije ove mase.
Također se zove specifična toplota kristalizacije.
Na tački topljenja, unutrašnja energija supstance u tekućem stanju je veća od unutrašnje energije iste mase supstance u čvrstom stanju.
U veliki broj Kada se tvari tope, njihov volumen se povećava, a gustoća se smanjuje. Prilikom stvrdnjavanja, naprotiv, volumen se smanjuje, a gustoća se povećava. Na primjer, kristali čvrstog naftalena tonu u tekući naftalen.
Neke tvari, na primjer, bizmut, led, galijum, liveno gvožđe, itd., sabijaju se pri topljenju, a šire se pri skrućivanju. Ova odstupanja od opšte pravilo objašnjeno strukturnim karakteristikama kristalnih rešetki. Stoga se ispostavlja da je voda gušće od leda, led pluta u vodi. Širenje vode kada se smrzava dovodi do razaranja stijena.
Promena zapremine metala tokom topljenja i očvršćavanja je od velikog značaja u livnici.
Iskustvo to pokazuje promjena vanjskog pritiska za solidan se ogleda u tački topljenja ove supstance. Za one materije koje se pri topljenju šire, povećanje spoljašnjeg pritiska dovodi do povećanja temperature topljenja, jer otežava proces topljenja. Ako se tvari stisnu tijekom topljenja, onda za njih povećanje vanjskog tlaka dovodi do smanjenja temperature topljenja, jer pomaže u procesu topljenja. Samo veoma veliko povećanje pritiska primetno menja tačku topljenja. Na primjer, da bi se temperatura topljenja leda snizila za 1˚C, pritisak treba povećati za 130 atm. Tačka topljenja tvari pri normalnom atmosferskom tlaku naziva se tačka topljenja neke supstance.
DEFINICIJA
Isparavanje je proces pretvaranja tečnosti u paru.
U tekućini (ili čvrstoj tvari) na bilo kojoj temperaturi postoji određeni broj "brzih" molekula čija je kinetička energija veća od potencijalne energije njihove interakcije s drugim česticama tvari. Ako se takvi molekuli nađu blizu površine, mogu savladati privlačenje drugih molekula i izletjeti iz tekućine, formirajući paru iznad nje. Često se naziva i isparavanje čvrstih materija sublimacija ili sublimacija.
Isparavanje se događa na bilo kojoj temperaturi na kojoj određena tvar može biti u tekućem ili čvrstom stanju. Međutim, brzina isparavanja ovisi o temperaturi. Kako temperatura raste, broj "brzih" molekula se povećava, a samim tim i intenzitet isparavanja. Brzina isparavanja također ovisi o slobodnoj površini tekućine i vrsti tvari. Tako će, na primjer, voda izlivena u tanjurić ispariti brži od vode, sipano u čašu. Alkohol isparava brže od vode itd.
Kondenzacija
Količina tekućine u otvorenom spremniku kontinuirano se smanjuje zbog isparavanja. Ali to se ne dešava u dobro zatvorenoj posudi. To se objašnjava činjenicom da se istovremeno s isparavanjem u tekućini (ili krutini) događa obrnuti proces. Molekuli pare se haotično kreću po tečnosti, pa neki od njih, pod uticajem privlačenja molekula slobodne površine, padaju nazad u tečnost. Proces pretvaranja pare u tečnost naziva se kondenzacija. Proces pretvaranja pare u solidan obično se naziva kristalizacija iz pare.
Nakon što tečnost ulijemo u posudu i dobro je zatvorimo, tečnost će početi da isparava i gustina pare iznad slobodne površine tečnosti će se povećati. Međutim, u isto vrijeme, broj molekula koji se vraćaju natrag u tekućinu će se povećati. U otvorenom sudu situacija je drugačija: molekuli koji su napustili tečnost se možda neće vratiti u tečnost. U zatvorenoj posudi s vremenom se uspostavlja ravnotežno stanje: broj molekula koji napuštaju površinu tekućine postaje jednak broju molekula pare koji se vraćaju u tekućinu. Ovo stanje se zove stanje dinamičke ravnoteže(Sl. 1). U stanju dinamičke ravnoteže između tečnosti i pare, isparavanje i kondenzacija se dešavaju istovremeno, a oba procesa se međusobno kompenzuju.
Fig.1. Fluid u stanju dinamičke ravnoteže
Zasićena i nezasićena para
DEFINICIJA
Zasićena para je para u stanju dinamičke ravnoteže sa svojom tekućinom.
Naziv "zasićen" naglašava da para više ne može biti prisutna u datoj zapremini na datoj temperaturi. Zasićena para ima maksimalnu gustoću na datoj temperaturi, te stoga vrši maksimalni pritisak na zidove posude.
DEFINICIJA
Nezasićena para- para koja nije dostigla stanje dinamičke ravnoteže.
Za različite tekućine dolazi do zasićenja parom pri razne gustine, što je zbog razlike u molekularnoj strukturi, tj. razlike u silama međumolekularne interakcije. U tekućinama u kojima su sile molekularne interakcije jake (na primjer, u živi), stanje dinamičke ravnoteže postiže se pri niskim gustoćama pare, jer je broj molekula koji mogu napustiti površinu tekućine mali. Naprotiv, u isparljivim tečnostima sa malim silama privlačenja molekula, na istim temperaturama, izleti iz tečnosti. značajan iznos molekula i zasićenje parom se postiže pri velikoj gustoći. Primjeri takvih tekućina su etanol, etar itd.
Kako je intenzitet procesa kondenzacije pare proporcionalan koncentraciji molekula pare, a intenzitet procesa isparavanja zavisi samo od temperature i naglo raste sa njenim rastom, koncentracija molekula u zasićenoj pari zavisi samo od temperature tečnosti. . Zbog toga Pritisak zasićene pare zavisi samo od temperature i ne zavisi od zapremine.Štoviše, s povećanjem temperature, koncentracija molekula zasićene pare i, posljedično, gustoća i tlak zasićene pare brzo rastu. Specifične zavisnosti pritiska i gustine zasićene pare od temperature su različite za različite supstance i može se pronaći iz tabela za pretraživanje. Ispostavilo se da je zasićena para, u pravilu, dobro opisana Clayperon-Mendelejevom jednačinom. Međutim, kada se komprimuje ili zagrijava, masa zasićene pare se mijenja.
Nezasićena para poštuje zakone idealnog gasa sa dovoljnim stepenom tačnosti.
Primjeri rješavanja problema
PRIMJER 1
| Vježbajte | U zatvorenoj posudi kapaciteta 0,5 litara na temperaturi vodena para i kap vode su u ravnoteži. Odredite masu vodene pare u posudi. |
| Rješenje | Na temperaturi je pritisak zasićene pare jednak atmosferskom pritisku, dakle Pa. Napišimo Mendeljejev-Klapejronovu jednačinu:
gdje nalazimo masu vodene pare: Molarna masa vodene pare određuje se na isti način kao molarna masa vode. Pretvorimo jedinice u SI sistem: zapremina temperature pare u posudi. Izračunajmo: |
| Odgovori | Masa vodene pare u posudi je 0,3 g. |
PRIMJER 2
| Vježbajte | U posudi zapremine 1 litar na temperaturi, voda, vodena para i azot su u ravnoteži. Zapremina tekuće vode je mnogo manja od zapremine posude. Pritisak u posudi je 300 kPa, atmosferski pritisak je 100 kPa. Pronađite ukupnu količinu supstance u gasovitom stanju. Koliki je parcijalni pritisak azota u sistemu? Kolika je masa vodene pare? Kolika je masa azota? |
| Rješenje | Zapišimo Mendelejev-Klapejronovu jednačinu za mešavinu gasova vodena para + azot: odakle nalazimo ukupnu količinu supstance u gasovitom stanju: Univerzalna plinska konstanta. Pretvorimo jedinice u SI sistem: volumen tlaka u posudi u temperaturi posude. Izračunajmo:
Prema Daltonovom zakonu, pritisak u posudi je jednak zbiru parcijalnih pritisaka vodene pare i azota: odakle dolazi parcijalni pritisak azota: Na temperaturi je pritisak zasićene pare jednak atmosferskom pritisku, dakle . |
Tokom isparavanja, istovremeno s prijelazom molekula iz tekućine u paru, događa se i obrnuti proces. Krećući se nasumično po površini tečnosti, neki od molekula koji su je napustili vraćaju se ponovo u tečnost.
Pritisak zasićene pare.
Kada se zasićena para komprimuje, čija se temperatura održava konstantnom, ravnoteža će prvo početi da se narušava: gustina pare će se povećati, i kao rezultat toga, više molekula će preći iz gasa u tečnost nego iz tečnosti u gas; ovo će se nastaviti sve dok koncentracija pare u novom volumenu ne postane ista, što odgovara koncentraciji zasićene pare na datoj temperaturi (i ravnoteža se uspostavi). To se objašnjava činjenicom da broj molekula koji izlaze iz tekućine u jedinici vremena ovisi samo o temperaturi.
Dakle, koncentracija molekula zasićene pare na konstantnoj temperaturi ne zavisi od njenog volumena.
Pošto je pritisak gasa proporcionalan koncentraciji njegovih molekula, pritisak zasićene pare ne zavisi od zapremine koju zauzima. Pritisak p 0, na kojoj je tečnost u ravnoteži sa svojom parom naziva se pritisak zasićene pare.
Kada se zasićena para komprimuje, većina se pretvara u tečno stanje. Tečnost zauzima manji volumen od para iste mase. Kao rezultat toga, volumen pare, dok njena gustina ostaje nepromijenjena, opada.
Zavisnost pritiska zasićene pare o temperaturi.
Za idealan gas važi linearna zavisnost pritiska od temperature pri konstantnoj zapremini. Kao primijenjen na zasićenu paru pod pritiskom p 0 ova zavisnost se izražava jednakošću:
p 0 =nkT.
Pošto pritisak zasićene pare ne zavisi od zapremine, zavisi samo od temperature.
Eksperimentalno utvrđena zavisnost p0(T) razlikuje se od zavisnosti ( p 0 =nkT) za idealan gas.
Sa povećanjem temperature, pritisak zasićene pare raste brže od pritiska idealnog gasa (presek krive AB na slici). Ovo postaje posebno očigledno ako kroz tačku povučemo izohoru A(isprekidana linija). To se događa jer kada se tečnost zagrije, dio se pretvara u paru, a gustina pare se povećava. Dakle, prema formuli ( p 0 =nkT), pritisak zasićene pare raste ne samo kao rezultat povećanja temperature tekućine, već i zbog povećanja koncentracije molekula (gustine) pare. Glavna razlika u ponašanju idealnog gasa i zasićene pare je promena mase pare sa promenom temperature pri konstantnoj zapremini (u zatvorenoj posudi) ili sa promenom zapremine pri konstantnoj temperaturi. Ništa slično se ne može dogoditi s idealnim plinom (molekularno kinetička teorija idealnog plina ne predviđa fazni prijelaz plina u tekućinu).
Nakon što sva tečnost ispari, ponašanje pare će odgovarati ponašanju idealnog gasa (odeljak Ned krivulja na gornjoj slici).
Nezasićena para.
Ako u prostoru koji sadrži paru tečnosti može doći do daljeg isparavanja te tečnosti, tada je para koja se nalazi u tom prostoru nezasićeni.
Para koja nije u ravnoteži sa svojom tekućinom naziva se nezasićena.
Nezasićena para se jednostavnom kompresijom može pretvoriti u tečnost. Jednom kada ova transformacija započne, para u ravnoteži sa tečnošću postaje zasićena.