Fizikia ya molekuli. Jozi zilizojaa na zisizojaa

Ikiwa katika nafasi iliyo na mvuke wa kioevu, uvukizi zaidi wa kioevu hiki unaweza kutokea, basi mvuke ulio katika nafasi hii inaitwa mvuke usiojaa.

Kwa kubadilisha kiasi cha mvuke isiyojaa, tutaona kwamba shinikizo lake pia linabadilika: kwa kiasi kinachopungua, shinikizo huongezeka, na kwa kiasi kikubwa, shinikizo hupungua.

Acha bomba B liinzwe juu sana hivi kwamba lina mvuke usiojaa. Shinikizo la mvuke huu ni sawa na H - h, ambapo H - Shinikizo la anga. Ukipunguza bomba baada ya hii, kiwango cha zebaki ndani yake kitapungua: h 1< h, а это показывает, что давление пара возрастает (H – h 1 >H-H). Shinikizo la mvuke litaongezeka hadi mvuke imejaa. Kioevu kitaonekana juu ya zebaki. Kuanzia wakati mvuke imejaa, shinikizo lake litakuwa sawa na sawa na H - h 2. Hii itakuwa shinikizo la juu zaidi la mvuke kwa joto fulani.

Mvuke hutoa shinikizo kubwa zaidi kwa joto fulani katika hali ya kueneza.

Kwa mchoro, mpito wa mvuke isiyojaa ndani ya kioevu kwa kupunguza kiasi chake bila kubadilisha hali ya joto inawakilishwa na curve ya ABCD. Sehemu ya AB ya mkunjo huu inalingana na mvuke isiyojaa, onyesha B hadi hali ya kueneza, mstari wa BC hadi ufupishaji wa mvuke na CD hadi kioevu. Curve ya ABCD inaitwa isotherm ya mvuke-kioevu.

Mvuke isiyojaa inaweza kuletwa katika hali ya kueneza si tu kwa kupunguza kiasi chake, lakini pia kwa kupunguza joto lake. Kwa hivyo, ikiwa unamimina ether kwenye sehemu ya nje ya bomba B, basi ether, ikiyeyuka, itapunguza baridi, kama matokeo ambayo mvuke isiyo na maji itaingia katika hali ya kueneza, ikigeuka kuwa kioevu.

Mali hii ya mvuke inaelezea ukungu wa vitu baridi vinavyoletwa chumba cha joto, uundaji wa ukungu, umande, nk Hivyo, mpito wa mvuke kutoka kwa hali isiyojaa hadi hali iliyojaa hupatikana kwa njia mbili: 1) kupunguza joto na 2) kuongeza shinikizo (kupungua kwa kiasi).

Mpito wa nyuma kutoka kwa hali iliyojaa hadi isiyojaa hupatikana: 1) bila kubadilisha joto kwa kupunguza shinikizo (kuongezeka kwa kiasi) na 2) kuongeza joto la mvuke.

Ikiwa unapasha moto kwa uangalifu bomba iliyo na mvuke iliyojaa, kioevu kilicho juu ya zebaki kitayeyuka polepole, na inapokanzwa zaidi kutakuwa na mvuke isiyojaa juu ya zebaki.

Katika uhandisi, mvuke isokefu zinazozalishwa na overheating mvuke ulijaa inaitwa superheated mvuke. Kwa kazi injini za mvuke Hivi sasa, mvuke yenye joto kali zaidi hutumiwa, yenye joto la 150 hadi 600 ° C.

Mvuke ambao hauko katika usawa na kioevu chake huitwa unsaturated.

Kwa vinywaji tofauti, usawa wa nguvu na mvuke hutokea kwa wiani tofauti wa mvuke. Sababu ya hii ni tofauti katika nguvu za mwingiliano wa intermolecular. Katika vinywaji ambavyo nguvu za kuvutia za intermolecular ni kali, kama vile zebaki, ni molekuli "za haraka" tu, ambazo idadi yake ni ndogo, zinaweza kuruka nje ya kioevu. Kwa hiyo, kwa vinywaji vile, tayari kwa wiani mdogo wa mvuke, hali ya usawa hutokea. Katika vimiminiko tete na nguvu ndogo ya mvuto kati ya molekuli, kwa mfano etha, kwa joto sawa molekuli nyingi zinaweza kuruka nje ya kioevu. Kwa hiyo, hali ya usawa hutokea tu kwa wiani mkubwa wa mvuke.

Mvuke uliojaa una msongamano wa juu na shinikizo kwa joto fulani.

§ 6.3. Isotherms ya gesi halisi

Kwa ufafanuzi wa kina zaidi wa hali ambayo mabadiliko ya pamoja ya gesi na kioevu yanawezekana, uchunguzi rahisi wa uvukizi wa kioevu haitoshi. Ni muhimu kufuatilia kwa makini mabadiliko ya shinikizo la gesi halisi kulingana na kiasi chake kwa joto tofauti.

Hebu kuwe na kaboni dioksidi katika silinda chini ya pistoni (Mchoro 6.3). Tutapunguza polepole, wakati tunafanya kazi kwenye gesi, kama matokeo ambayo nishati ya ndani ya gesi inapaswa kuongezeka. Ikiwa tunataka kutekeleza mchakato kwa joto la kawaida T, basi unahitaji kuhakikisha kubadilishana joto nzuri kati ya silinda na mazingira. Ili kufanya hivyo, unaweza kuweka silinda kwenye chombo kikubwa na kioevu cha joto la mara kwa mara (thermostat) na kukandamiza gesi polepole ili joto lina wakati wa kuhamisha kutoka kwa gesi hadi kwa miili inayozunguka.

Kufanya jaribio hili, unaweza kugundua kuwa mwanzoni, wakati kiasi ni kikubwa cha kutosha ( V > V 2 , tazama mtini. 6.3), shinikizo la kaboni dioksidi huongezeka kwa kupungua kwa kiasi kwa mujibu wa sheria ya Boyle-Mariotte, na kisha kwa ongezeko zaidi la shinikizo, upungufu mdogo kutoka kwa sheria hii huzingatiwa. Uhusiano huu kati ya shinikizo na ujazo wa gesi unaonyeshwa kwa mchoro kwenye Mchoro 6.3 wa curve AB.

Kwa kupungua zaidi kwa kiasi, kuanzia thamani V 2 , shinikizo katika silinda chini ya pistoni huacha kubadilika. Ikiwa unatazama ndani ya silinda kupitia dirisha maalum la kutazama, utaona kwamba sehemu ya kiasi cha silinda inachukuliwa na kioevu cha uwazi. Hii ina maana kwamba gesi (mvuke) iligeuka kuwa mvuke iliyojaa, na sehemu yake ikageuka kuwa kioevu, yaani, kufupishwa.

Tunapoendelea kukandamiza yaliyomo kwenye silinda, tutaona kwamba kiasi cha kioevu kwenye silinda huongezeka, na nafasi iliyochukuliwa na mvuke iliyojaa hupungua. Shinikizo lililoonyeshwa na kupima shinikizo linabaki mara kwa mara mpaka nafasi nzima chini ya pistoni imejaa kioevu. Mchakato huu umeonyeshwa kwenye Mchoro 6.3 na sehemu Jua sanaa za michoro.

Baadaye, kwa kupungua kidogo kwa sauti, kuanzia thamani V3, shinikizo huongezeka sana (sehemu CD sanaa za picha; tazama mtini. 6.3). Hii inafafanuliwa na ukweli kwamba vinywaji havipunguki vizuri.

Kwa kuwa mchakato unaozingatiwa ulitokea kwa joto la mara kwa mara T, grafu ABCD (tazama Mchoro 6.3), inayoonyesha utegemezi wa shinikizo la gesi R kutoka kwa kiasi V, inayoitwa isotherm ya gesi halisi. Njama AB (V > V 2 ) inalingana na mvuke isiyojaa, eneo Jua (V 3 < V < V 2 ) - hali ya usawa wa kioevu na mvuke wake ulijaa, na sehemu CD (V < V 3 ) - hali ya kioevu ya dutu.

Majaribio yanaonyesha kuwa isotherms ya vitu vingine vina fomu sawa ikiwa joto lao sio juu sana.

Michakato ya uvukizi na condensation hutokea kwa kuendelea na sambamba kwa kila mmoja.

Katika chombo kilicho wazi, kiasi cha kioevu hupungua kwa muda, kwa sababu uvukizi hutawala juu ya condensation.

Mvuke uliopo juu ya uso wa kioevu wakati uvukizi unatawala juu ya condensation au mvuke bila kukosekana kwa kioevu huitwa. isiyojaa.

Katika chombo kilichofungwa kwa hermetically, kiwango cha kioevu haibadilika kwa muda, kwa sababu uvukizi na condensation hulipa fidia kila mmoja: molekuli nyingi zinaruka nje ya kioevu, idadi sawa yao hurudi kwa wakati mmoja, na usawa wa nguvu (simu) hutokea kati ya mvuke na kioevu chake.

Mvuke ambayo iko katika usawa wa nguvu na kioevu chake inaitwa iliyojaa.

Kwa joto fulani, mvuke uliojaa wa kioevu chochote huwa na msongamano wa juu zaidi ( ) na huunda shinikizo la juu ( ) ambayo mvuke wa kioevu hiki unaweza kuwa nayo katika halijoto hii.

Shinikizo na msongamano wa mvuke uliojaa kwa joto sawa hutegemea aina ya dutu: shinikizo kubwa hutengeneza mvuke uliojaa wa kioevu ambao huvukiza haraka. Kwa mfano, na

Tabia za mvuke zisizojaa: Mvuke zisizojaa hutii sheria za gesi za Boyle - Mariotte, Gay-Lussac, Charles, na mlinganyo wa hali ya gesi bora inaweza kutumika kwao.

Tabia za mvuke zilizojaa:1. Kwa kiasi cha mara kwa mara, kwa kuongezeka kwa joto, shinikizo la mvuke iliyojaa huongezeka, lakini si moja kwa moja sawia (sheria ya Charles haijaridhika), shinikizo huongezeka kwa kasi zaidi kuliko ile ya gesi bora. , na ongezeko la joto ( ) , wingi wa mvuke huongezeka, na kwa hiyo mkusanyiko wa molekuli za mvuke huongezeka () na shinikizo la mvuke iliyojaa itayeyuka kwa sababu mbili (

3 1 - mvuke isiyojaa (gesi bora);

2 2 - mvuke ulijaa; 3 - mvuke usiojaa,

1 kupatikana kutoka mvuke ulijaa katika huo

Sauti inapokanzwa.

2. Shinikizo la mvuke iliyojaa kwa joto la mara kwa mara haitegemei kiasi ambacho inachukua.

Kiasi kinapoongezeka, wingi wa mvuke huongezeka, na wingi wa kioevu hupungua (sehemu ya kioevu inageuka kuwa mvuke); wakati kiasi kinapungua, mvuke huwa kidogo na kioevu kinakuwa kikubwa (sehemu ya mvuke inageuka kuwa mvuke). kioevu), wakati wiani na mkusanyiko wa molekuli za mvuke iliyojaa hubakia mara kwa mara, kwa hiyo, shinikizo linabaki mara kwa mara ().

kioevu

(alikaa. mvuke + kioevu)

Zisizojaa mvuke

Mvuke uliojaa hautii sheria za gesi za Boyle - Mariotte, Gay-Lussac, Charles, kwa sababu. wingi wa mvuke katika taratibu haubaki mara kwa mara, lakini kila kitu sheria za gesi kupatikana kwa wingi wa mara kwa mara. Mlinganyo bora wa hali ya gesi unaweza kutumika kwa mvuke iliyojaa.

Kwa hiyo, mvuke iliyojaa inaweza kubadilishwa kuwa mvuke isiyojaa ama kwa kuipasha joto kwa kiwango kisichobadilika au kwa kuongeza ujazo wake kwa halijoto isiyobadilika. Mvuke isiyojaa inaweza kubadilishwa kuwa mvuke iliyojaa ama kwa kuipoza kwa kiwango kisichobadilika au kwa kuibana kwa halijoto isiyobadilika.

Hali mbaya

Uwepo wa uso wa bure wa kioevu hufanya iwezekanavyo kuonyesha ambapo awamu ya kioevu ya dutu iko na ambapo awamu ya gesi iko. Tofauti kali kati ya kioevu na mvuke wake inaelezewa na ukweli kwamba wiani wa kioevu ni mara nyingi zaidi kuliko ile ya mvuke. Ikiwa unawasha kioevu kwenye chombo kilichofungwa kwa hermetically, basi kutokana na upanuzi wiani wake utapungua, na wiani wa mvuke juu yake utaongezeka. Hii ina maana kwamba tofauti kati ya kioevu na mvuke wake ulijaa ni laini na kwa kutosha joto la juu hupotea kabisa. Joto ambalo hutofautiana mali za kimwili kati ya kioevu na mvuke wake ulijaa, na msongamano wao kuwa sawa, inaitwajoto muhimu.

Jambo muhimu

Ili kioevu kitengeneze kutoka kwa gesi, wastani wa nishati ya mvuto wa molekuli lazima uzidi wastani wao wa nishati ya kinetiki.

Joto muhimu – joto la juu ambalo mvuke hugeuka kuwa kioevu. Halijoto muhimu inategemea nishati inayoweza kutokea ya mwingiliano kati ya molekuli na kwa hivyo ni tofauti kwa gesi tofauti. Kwa sababu ya mwingiliano wenye nguvu molekuli za maji, mvuke wa maji unaweza kubadilishwa kuwa maji hata kwa joto la . Wakati huo huo, liquefaction ya nitrojeni hutokea tu kwa joto la chini kuliko = -147˚, kwa sababu molekuli za nitrojeni huingiliana kwa udhaifu na kila mmoja.

Kigezo kingine cha macroscopic kinachoathiri mpito wa mvuke-kioevu ni shinikizo. Kwa kuongezeka kwa shinikizo la nje wakati wa ukandamizaji wa gesi, umbali wa wastani kati ya chembe hupungua, nguvu ya kivutio kati yao huongezeka na, ipasavyo, nishati ya wastani ya mwingiliano wao huongezeka.

Shinikizomvuke ulijaa kwa joto lake muhimu inaitwa muhimu. Hii ni shinikizo la juu zaidi la mvuke uliojaa wa dutu fulani.

Hali ya mambo na vigezo muhimu inaitwa muhimu(hatua muhimu) . Kila dutu ina joto lake muhimu na shinikizo.

Katika hali mbaya, joto maalum la mvuke na mgawo wa mvutano wa uso wa kioevu hupotea. Katika joto la juu ya muhimu, hata kwa shinikizo la juu sana, mabadiliko ya gesi kwenye kioevu haiwezekani, i.e. Kioevu hakiwezi kuwepo juu ya halijoto muhimu. Kwa joto kali, hali ya mvuke tu ya dutu hii inawezekana.

Liquefaction ya gesi inawezekana tu kwa joto chini ya joto muhimu. Ili kuyeyusha, gesi hupozwa kwa halijoto muhimu, kama vile kupitia upanuzi wa adiabatic, na kisha kubanwa kwa isothermally.

Kuchemka

Kwa nje, jambo hili linaonekana kama hii: Bubbles zinazoongezeka kwa kasi huinuka kutoka kwa kiasi kizima cha kioevu hadi juu, hupasuka juu ya uso, na mvuke hutolewa kwenye mazingira.

MKT inaelezea kuchemsha kama ifuatavyo: Kuna Bubbles za hewa kila wakati kwenye kioevu; uvukizi hufanyika ndani yao. Kiasi kilichofungwa cha Bubbles kinageuka kujazwa sio tu na hewa, bali pia na mvuke iliyojaa. Wakati kioevu kinapokanzwa, shinikizo la mvuke iliyojaa ndani yao huongezeka kwa kasi zaidi kuliko shinikizo la hewa. Wakati, katika kioevu chenye joto la kutosha, shinikizo la mvuke iliyojaa katika Bubbles inakuwa kubwa zaidi kuliko shinikizo la nje, huongezeka kwa kiasi, na nguvu ya buoyant inayozidi mvuto wao huinua Bubbles juu ya uso. Bubbles zinazoelea huanza kupasuka wakati, kwa joto fulani, shinikizo la mvuke iliyojaa ndani yao huzidi shinikizo juu ya kioevu. Joto la kioevu ambalo shinikizo la mvuke wake ulijaa kwenye Bubbles ni sawa na au kuzidi shinikizo la nje kwenye kioevu huitwa. kuchemka.

Kiwango cha kuchemsha cha kioevu tofauti ni tofauti, kwa sababu shinikizo la mvuke iliyojaa katika Bubbles zao inalinganishwa na shinikizo sawa la nje kwa joto tofauti. Kwa mfano, shinikizo la mvuke uliyojaa katika viputo ni sawa na shinikizo la kawaida la anga kwa maji kwa 100˚C, kwa zebaki saa 357˚C, kwa pombe saa 78˚C, kwa etha saa 35˚C.

Kiwango cha kuchemsha kinabaki thabiti wakati wa mchakato wa kuchemsha, kwa sababu joto zote zinazotolewa kwa kioevu chenye joto hutumiwa kwenye vaporization.

Kiwango cha kuchemsha kinategemea shinikizo la nje kwenye kioevu: kwa shinikizo la kuongezeka, joto linaongezeka; Shinikizo linapungua, joto hupungua. Kwa mfano, katika urefu wa kilomita 5 juu ya usawa wa bahari, ambapo shinikizo ni mara 2 chini ya shinikizo la anga, kiwango cha kuchemsha cha maji ni 83˚C, katika boilers ya injini za mvuke, ambapo shinikizo la mvuke ni 15 atm. (), joto la maji ni karibu 200˚С.

Unyevu wa hewa

Kuna kila wakati mvuke wa maji angani, kwa hivyo tunaweza kuzungumza juu ya unyevu wa hewa, ambao unaonyeshwa na maadili yafuatayo:

1.Unyevu kamili ni msongamano wa mvuke wa maji hewani (au shinikizo ambalo mvuke huu huunda (.

Unyevu kamili haitoi wazo la kiwango cha kueneza kwa hewa na mvuke wa maji. Kiasi sawa cha mvuke wa maji joto tofauti hujenga hisia tofauti za unyevu.

2.Unyevu wa jamaa- ni uwiano wa wiani (shinikizo) wa mvuke wa maji uliomo hewani kwa joto fulani kwa wiani (shinikizo) la mvuke uliojaa kwa joto sawa. : au

- unyevu kabisa kwa joto fulani; - wiani, shinikizo la mvuke iliyojaa kwa joto sawa. Msongamano na shinikizo la mvuke wa maji ulijaa kwa joto lolote linaweza kupatikana kwenye meza. Jedwali linaonyesha kwamba joto la juu la hewa, zaidi ya wiani na shinikizo la mvuke wa maji katika hewa lazima iwe ili iwe imejaa.

Kujua unyevu wa jamaa, unaweza kuelewa kwa asilimia ngapi mvuke wa maji katika hewa kwenye joto fulani ni mbali na kueneza. Ikiwa mvuke katika hewa umejaa, basi. Kama , basi hakuna mvuke wa kutosha hewani kufikia hali ya kueneza.

Ukweli kwamba mvuke katika hewa inakuwa imejaa inahukumiwa na kuonekana kwa unyevu kwa namna ya ukungu au umande. Joto ambalo mvuke wa maji katika hewa hujaa huitwa umande.

Mvuke katika hewa inaweza kufanywa kujazwa kwa kuongeza mvuke kupitia uvukizi wa ziada wa kioevu bila kubadilisha joto la hewa, au ikiwa kuna kiasi cha mvuke hewa, kupunguza joto lake.

Unyevu wa kawaida wa jamaa, unaofaa zaidi kwa wanadamu, ni 40 - 60%. Umuhimu mkubwa ina ujuzi wa unyevu katika hali ya hewa kwa utabiri wa hali ya hewa. Katika ufumaji, uzalishaji wa confectionery Kwa kozi ya kawaida ya mchakato, unyevu fulani unahitajika. Kuhifadhi kazi za sanaa na vitabu kunahitaji kudumisha unyevu wa hewa kwa kiwango kinachohitajika.

Vyombo vya kuamua unyevu:

1. Hygrometer ya condensation (inakuwezesha kuamua kiwango cha umande).

2. Hygrometer ya nywele (kanuni ya uendeshaji inategemea utegemezi wa urefu wa nywele zisizo na mafuta kwenye unyevu) hupima unyevu wa jamaa kwa asilimia.

3. Psychchrometer ina thermometers mbili, kavu na humidified. Hifadhi ya thermometer yenye unyevu imefungwa kwa kitambaa kilichowekwa ndani ya maji. Kutokana na uvukizi kutoka kwa kitambaa, joto la unyevu ni la chini kuliko ile ya kavu. Tofauti katika usomaji wa thermometer inategemea unyevu wa hewa inayozunguka: hewa kavu, uvukizi mkali zaidi kutoka kwa kitambaa, tofauti kubwa zaidi katika usomaji wa thermometer na kinyume chake. Ikiwa unyevu wa hewa ni 100%, basi masomo ya thermometer ni sawa, i.e. tofauti katika masomo ni 0. Kuamua unyevu kwa kutumia psychrometer, meza ya psychrometric hutumiwa.

Kuyeyuka na crystallization

Wakati wa kuyeyuka mwili imara, umbali kati ya chembe zinazounda kimiani ya kioo huongezeka, na kimiani yenyewe huharibiwa. Mchakato wa kuyeyuka unahitaji nishati. Wakati imara inapokanzwa, huongezeka nishati ya kinetic molekuli za vibrating na, ipasavyo, amplitude ya vibrations zao. Kwa joto fulani, inayoitwa kiwango cha kuyeyuka, utaratibu katika mpangilio wa chembe katika fuwele huvunjika, fuwele hupoteza sura yao. Dutu huyeyuka, ikibadilika kutoka hali ngumu hadi hali ya kioevu.

Juu ya crystallization Molekuli huja pamoja na kuunda kimiani kioo. Crystallization inaweza kutokea tu wakati kioevu hutoa nishati. Dutu iliyoyeyuka inapopoa, wastani wa nishati ya kinetiki na kasi ya molekuli hupungua. Nguvu za kuvutia zinaweza kushikilia chembe karibu na nafasi yao ya usawa. Kwa joto fulani, inayoitwa joto la kukandishwa (crystallization), molekuli zote hujikuta katika nafasi ya usawa thabiti, mpangilio wao unakuwa amri - kioo kinaundwa.

Kuyeyuka kwa kigumu hutokea kwa joto lile lile ambalo dutu hii huganda

Kila dutu ina kiwango chake cha kuyeyuka. Kwa mfano, kiwango myeyuko cha heliamu ni -269.6˚C, zebaki ni -38.9˚C, na shaba ni 1083˚C.

Wakati wa kuyeyuka, hali ya joto inabaki thabiti. Kiasi cha joto kinachotolewa kutoka nje hutumiwa kuharibu kimiani cha kioo.

Wakati wa mchakato wa kuponya, ingawa joto huondolewa, hali ya joto haibadilika. Nishati iliyotolewa wakati wa fuwele hutumiwa katika kudumisha hali ya joto ya mara kwa mara.

Mpaka dutu nzima inayeyuka au dutu nzima inakuwa ngumu, i.e. Maadamu awamu dhabiti na kioevu za dutu zipo pamoja, halijoto haibadiliki.

TV+kioevu kioevu+tv

, kiasi cha joto kiko wapi, - kiasi cha joto kinachohitajika kuyeyusha dutu iliyotolewa wakati wa fuwele ya dutu kwa wingi

- joto maalum la fusion– kiasi cha joto kinachohitajika kuyeyusha dutu yenye uzito wa kilo 1 katika kiwango chake cha kuyeyuka.

Ni kiasi gani cha joto kinachotumiwa wakati wa kuyeyuka kwa molekuli fulani ya dutu, kiasi sawa cha joto hutolewa wakati wa fuwele ya molekuli hii.

Pia inaitwa joto maalum la crystallization.

Katika hatua ya kuyeyuka, nishati ya ndani ya dutu katika hali ya kioevu ni kubwa zaidi kuliko nishati ya ndani ya molekuli sawa ya dutu katika hali ngumu.

U idadi kubwa Wakati vitu vinayeyuka, kiasi chao huongezeka na wiani wao hupungua. Wakati wa kuimarisha, kinyume chake, kiasi hupungua na wiani huongezeka. Kwa mfano, fuwele za naphthalene imara huzama kwenye naphthalene ya kioevu.

Baadhi ya vitu, kwa mfano, bismuth, barafu, gallium, chuma cha kutupwa, nk, hukandamiza wakati wa kuyeyuka, na kupanua wakati wa kuimarisha. Mikengeuko hii kutoka kanuni ya jumla ilivyoelezwa na vipengele vya miundo ya lati za kioo. Kwa hiyo maji yanageuka kuwa mnene kuliko barafu, barafu huelea ndani ya maji. Upanuzi wa maji wakati wa kufungia husababisha uharibifu wa miamba.

Mabadiliko ya kiasi cha metali wakati wa kuyeyuka na kukandishwa ni muhimu sana katika msingi.

Uzoefu unaonyesha hivyo mabadiliko katika shinikizo la nje imara inaonekana katika kiwango myeyuko wa dutu hii. Kwa vitu hivyo vinavyopanua wakati wa kuyeyuka, ongezeko la shinikizo la nje husababisha ongezeko la joto la kuyeyuka, kwa sababu. inachanganya mchakato wa kuyeyuka. Ikiwa vitu vinasisitizwa wakati wa kuyeyuka, basi kwao ongezeko la shinikizo la nje husababisha kupungua kwa joto la kuyeyuka, kwa sababu. husaidia mchakato wa kuyeyuka. Ni ongezeko kubwa tu la shinikizo ambalo hubadilisha kiwango cha kuyeyuka. Kwa mfano, ili kupunguza joto la kuyeyuka kwa barafu kwa 1˚C, shinikizo linahitaji kuongezwa kwa 130 atm. Kiwango cha kuyeyuka cha dutu kwenye shinikizo la kawaida la anga inaitwa kiwango myeyuko wa dutu.

UFAFANUZI

Uvukizi ni mchakato wa kubadilisha kioevu kuwa mvuke.

Katika kioevu (au imara) kwa joto lolote kuna idadi fulani ya molekuli "ya haraka" ambayo nishati ya kinetic ni kubwa kuliko nishati ya uwezo wa mwingiliano wao na chembe nyingine za dutu. Ikiwa molekuli kama hizo hujikuta karibu na uso, zinaweza kushinda mvuto wa molekuli zingine na kuruka nje ya kioevu, na kutengeneza mvuke juu yake. Uvukizi wa vitu vikali pia huitwa mara nyingi usablimishaji au usablimishaji.

Uvukizi hutokea katika halijoto yoyote ambayo dutu hii inaweza kuwa katika hali ya kimiminika au kigumu. Hata hivyo, kiwango cha uvukizi hutegemea joto. Wakati joto linapoongezeka, idadi ya molekuli "ya haraka" huongezeka, na, kwa hiyo, ukubwa wa uvukizi huongezeka. Kiwango cha uvukizi pia inategemea eneo la bure la kioevu na aina ya dutu. Kwa hivyo, kwa mfano, maji yaliyomiminwa kwenye sufuria yatayeyuka haraka kuliko maji, hutiwa ndani ya glasi. Pombe huvukiza haraka kuliko maji, nk.

Condensation

Kiasi cha kioevu kwenye chombo kilicho wazi hupungua kila wakati kwa sababu ya uvukizi. Lakini hii haifanyiki kwenye chombo kilichofungwa sana. Hii inafafanuliwa na ukweli kwamba wakati huo huo na uvukizi katika kioevu (au imara) hutokea mchakato wa kurudi nyuma. Molekuli za mvuke huenda kwa machafuko juu ya kioevu, hivyo baadhi yao, chini ya ushawishi wa mvuto wa molekuli za uso wa bure, huanguka tena kwenye kioevu. Mchakato wa kugeuza mvuke kuwa kioevu inaitwa condensation. Mchakato wa kugeuza mvuke kuwa imara kawaida huitwa fuwele kutoka kwa mvuke.

Baada ya kumwaga kioevu ndani ya chombo na kuifunga kwa ukali, kioevu kitaanza kuyeyuka na wiani wa mvuke juu ya uso wa bure wa kioevu utaongezeka. Hata hivyo, wakati huo huo, idadi ya molekuli zinazorudi kwenye kioevu itaongezeka. Katika chombo kilicho wazi hali ni tofauti: molekuli ambazo zimeacha kioevu haziwezi kurudi kwenye kioevu. Katika chombo kilichofungwa, baada ya muda, hali ya usawa imeanzishwa: idadi ya molekuli inayoondoka kwenye uso wa kioevu inakuwa sawa na idadi ya molekuli ya mvuke inayorudi kwenye kioevu. Hali hii inaitwa hali ya usawa wa nguvu(Mchoro 1). Katika hali ya usawa wa nguvu kati ya kioevu na mvuke, uvukizi na condensation hutokea wakati huo huo, na taratibu zote mbili hulipa fidia.

Mtini.1. Majimaji katika hali ya msawazo wa nguvu

Mvuke uliojaa na usiojaa

UFAFANUZI

Mvuke ulijaa ni mvuke katika hali ya msawazo unaobadilika na umajimaji wake.

Jina "lililojaa" linasisitiza kwamba hakuna mvuke zaidi unaweza kuwepo kwa kiasi fulani kwa joto fulani. Mvuke iliyojaa ina wiani wa juu kwa joto fulani, na, kwa hiyo, hutoa shinikizo la juu kwenye kuta za chombo.

UFAFANUZI

Mvuke usiojaa- mvuke ambayo haijafikia hali ya usawa wa nguvu.

Kwa vinywaji tofauti, kueneza kwa mvuke hutokea saa msongamano mbalimbali, ambayo ni kutokana na tofauti katika muundo wa Masi, i.e. tofauti katika nguvu za mwingiliano wa intermolecular. Katika maji ambayo nguvu za mwingiliano wa Masi ni nguvu (kwa mfano, katika zebaki), hali ya usawa wa nguvu hupatikana kwa msongamano wa chini wa mvuke, kwani idadi ya molekuli zinazoweza kuacha uso wa kioevu ni ndogo. Kinyume chake, katika vinywaji vyenye tete na nguvu ndogo za mvuto wa molekuli, kwa joto sawa, huruka nje ya kioevu. kiasi kikubwa molekuli na kueneza kwa mvuke hupatikana kwa msongamano mkubwa. Mifano ya vinywaji vile ni ethanol, etha, nk.

Kwa kuwa ukubwa wa mchakato wa condensation ya mvuke ni sawa na mkusanyiko wa molekuli za mvuke, na ukubwa wa mchakato wa uvukizi hutegemea tu joto na huongezeka kwa kasi na ukuaji wake, mkusanyiko wa molekuli katika mvuke iliyojaa inategemea tu joto la kioevu. . Ndiyo maana Shinikizo la mvuke iliyojaa inategemea joto tu na haitegemei kiasi. Zaidi ya hayo, kwa kuongezeka kwa joto, mkusanyiko wa molekuli za mvuke zilizojaa na, kwa hiyo, wiani na shinikizo la mvuke iliyojaa huongezeka haraka. Utegemezi maalum wa shinikizo na wiani wa mvuke iliyojaa kwenye joto ni tofauti kwa vitu mbalimbali na inaweza kupatikana kutoka kwa meza za ukaguzi. Inabadilika kuwa mvuke iliyojaa, kama sheria, inaelezewa vizuri na equation ya Clayperon-Mendeleev. Walakini, inapokandamizwa au inapokanzwa, wingi wa mvuke uliojaa hubadilika.

Mvuke usiojaa hutii sheria bora za gesi kwa kiwango cha kutosha cha usahihi.

Mifano ya kutatua matatizo

MFANO 1

Zoezi	Katika chombo kilichofungwa na uwezo wa lita 0.5 kwa joto, mvuke wa maji na tone la maji ni katika usawa. Kuamua wingi wa mvuke wa maji katika chombo.
Suluhisho	Kwa joto, shinikizo la mvuke ulijaa ni sawa na shinikizo la anga, hivyo Pa. Wacha tuandike equation ya Mendeleev-Clapeyron: tunapata wapi wingi wa mvuke wa maji: Masi ya molar ya mvuke wa maji imedhamiriwa kwa njia sawa na molekuli ya molar maji. Hebu tugeuze vitengo kwenye mfumo wa SI: kiasi cha joto la mvuke wa chombo. Wacha tuhesabu:
Jibu	Uzito wa mvuke wa maji katika chombo ni 0.3 g.

MFANO 2

Zoezi

Katika chombo kilicho na kiasi cha lita 1 kwa joto, maji, mvuke wa maji na nitrojeni ziko katika usawa. Kiasi cha maji ya kioevu ni kidogo sana kuliko kiasi cha chombo. Shinikizo katika chombo ni 300 kPa, shinikizo la anga ni 100 kPa. Pata jumla ya kiasi cha dutu katika hali ya gesi. Je! ni shinikizo la sehemu ya nitrojeni kwenye mfumo? Uzito wa mvuke wa maji ni nini? Uzito wa nitrojeni ni nini?

Suluhisho

Wacha tuandike equation ya Mendeleev-Clapeyron kwa mchanganyiko wa gesi ya mvuke wa maji + nitrojeni: kutoka ambapo tunapata jumla ya kiasi cha dutu katika hali ya gesi: Universal gesi mara kwa mara. Hebu tugeuze vitengo kwenye mfumo wa SI: kiasi cha shinikizo la chombo katika joto la chombo. Wacha tuhesabu: Kulingana na sheria ya Dalton, shinikizo kwenye chombo ni sawa na jumla ya shinikizo la sehemu ya mvuke wa maji na nitrojeni: shinikizo la sehemu ya nitrojeni linatoka wapi: Kwa joto, shinikizo la mvuke iliyojaa ni sawa na shinikizo la anga, kwa hiyo.

Wakati wa uvukizi, wakati huo huo na mpito wa molekuli kutoka kioevu hadi mvuke, mchakato wa reverse pia hutokea. Kusonga kwa nasibu juu ya uso wa kioevu, baadhi ya molekuli zilizoiacha hurudi kwenye kioevu tena.

Shinikizo la mvuke ulijaa.

Wakati mvuke iliyojaa imesisitizwa, hali ya joto ambayo huhifadhiwa mara kwa mara, usawa utaanza kwanza kusumbuliwa: wiani wa mvuke utaongezeka, na kwa sababu hiyo, molekuli nyingi zitapita kutoka gesi hadi kioevu kuliko kutoka kioevu hadi gesi; hii itaendelea hadi mkusanyiko wa mvuke katika kiasi kipya inakuwa sawa, sambamba na mkusanyiko wa mvuke iliyojaa kwa joto fulani (na usawa urejeshwa). Hii inafafanuliwa na ukweli kwamba idadi ya molekuli inayoacha kioevu kwa wakati wa kitengo inategemea tu joto.

Kwa hivyo, mkusanyiko wa molekuli za mvuke iliyojaa kwa joto la kawaida haitegemei kiasi chake.

Kwa kuwa shinikizo la gesi linalingana na mkusanyiko wa molekuli zake, shinikizo la mvuke iliyojaa haitegemei kiasi ambacho inachukua. Shinikizo p 0, ambayo kioevu iko katika usawa na mvuke wake inaitwa shinikizo la mvuke iliyojaa.

Wakati mvuke iliyojaa imesisitizwa, wengi wao hugeuka kuwa hali ya kioevu. Kioevu huchukua kiasi kidogo kuliko mvuke wa molekuli sawa. Matokeo yake, kiasi cha mvuke, wakati wiani wake bado haubadilika, hupungua.

Utegemezi wa shinikizo la mvuke ulijaa kwenye joto.

Kwa gesi bora, utegemezi wa mstari wa shinikizo kwenye joto kwa kiasi cha mara kwa mara ni halali. Kama kutumika kwa mvuke ulijaa na shinikizo p 0 utegemezi huu unaonyeshwa na usawa:

p 0 =nkT.

Kwa kuwa shinikizo la mvuke iliyojaa haitegemei kiasi, kwa hiyo inategemea tu joto.

Utegemezi ulioamuliwa kwa majaribio p0(T) hutofautiana na utegemezi ( p 0 =nkT) kwa gesi bora.

Kwa kuongezeka kwa joto, shinikizo la mvuke uliojaa huongezeka kwa kasi zaidi kuliko shinikizo la gesi bora (sehemu ya curve). AB kwenye picha). Hii inakuwa dhahiri hasa ikiwa tutachora isochore kupitia hatua hiyo A(mstari wa dashi). Hii hutokea kwa sababu wakati kioevu kinapokanzwa, sehemu yake hugeuka kuwa mvuke, na wiani wa mvuke huongezeka. Kwa hivyo, kulingana na formula ( p 0 =nkT), shinikizo la mvuke iliyojaa huongezeka sio tu kutokana na ongezeko la joto la kioevu, lakini pia kutokana na ongezeko la mkusanyiko wa molekuli (wiani) wa mvuke. Tofauti kuu katika tabia ya gesi bora na mvuke iliyojaa ni mabadiliko katika wingi wa mvuke na mabadiliko ya joto kwa kiasi cha mara kwa mara (katika chombo kilichofungwa) au kwa mabadiliko ya kiasi kwa joto la mara kwa mara. Hakuna kitu kama hiki kinaweza kutokea kwa gesi bora (nadharia ya kinetic ya Masi ya gesi bora haitoi mabadiliko ya awamu ya gesi kuwa kioevu).

Baada ya kioevu yote kuyeyuka, tabia ya mvuke italingana na tabia ya gesi bora (sehemu). Jua curve katika takwimu hapo juu).

Mvuke usiojaa.

Ikiwa katika nafasi iliyo na mvuke wa kioevu, uvukizi zaidi wa kioevu hiki unaweza kutokea, basi mvuke ulio kwenye nafasi hii ni. isiyojaa.

Mvuke ambao hauko katika usawa na kioevu chake huitwa unsaturated.

Mvuke isiyojaa inaweza kubadilishwa kuwa kioevu kwa mgandamizo rahisi. Mara tu mabadiliko haya yanapoanza, mvuke katika usawa na kioevu hujaa.

Rudi