Kung sa isang puwang na naglalaman ng mga singaw ng isang likido, ang karagdagang pagsingaw ng likidong ito ay maaaring mangyari, kung gayon ang singaw sa puwang na ito ay tinatawag na unsaturated vapor.
Sa pamamagitan ng pagbabago ng dami ng unsaturated vapor, mapapansin natin na nagbabago rin ang presyon nito: sa pagbaba ng volume, tumataas ang pressure, at sa pagtaas ng volume, bumababa ang pressure.
Hayaang itaas ang tubo B nang napakataas na naglalaman ito ng unsaturated steam. Ang presyon ng singaw na ito ay H - h, kung saan H - Presyon ng atmospera. Kung pagkatapos nito ay ibababa ang tubo, bababa ang antas ng mercury dito: h 1< h, а это показывает, что давление пара возрастает (H – h 1 >H-H). Tataas ang presyon ng singaw hanggang sa maging busog ang singaw. May lalabas na likido sa itaas ng mercury. Mula sa sandali ng saturation ng singaw, ang presyon nito ay magiging pare-pareho at katumbas ng H - h 2. Ito ang magiging pinakamataas na presyon ng singaw sa isang naibigay na temperatura.?
Ang singaw ay gumagawa ng pinakamalaking presyon sa isang naibigay na temperatura sa isang estado ng saturation.
Sa graphically, ang paglipat ng unsaturated vapor sa isang likido sa pamamagitan ng pagbabawas ng volume nito nang hindi binabago ang temperatura ay kinakatawan ng ABCD curve. Ang bahagi ng AB ng curve na ito ay tumutugma sa unsaturated vapor, point B sa saturation, line BC sa vapor condensation, at CD sa likido. Ang ABCD curve ay tinatawag na vapor-liquid isotherm.
Ang unsaturated steam ay maaaring dalhin sa isang estado ng saturation hindi lamang sa pamamagitan ng pagbawas ng lakas ng tunog, kundi pati na rin sa pamamagitan ng pagpapababa ng temperatura nito. Kaya, kung ibubuhos mo ang eter sa panlabas na bahagi ng tubo B, kung gayon ang eter, na sumingaw, ay magpapalamig nito, bilang isang resulta kung saan ang unsaturated vapor ay mapupunta sa isang estado ng saturation, bahagyang nagiging likido.
Ang katangian ng singaw na ito ay nagpapaliwanag sa fogging ng mga malamig na bagay na dinala sa mainit na silid, ang pagbuo ng fog, hamog, atbp. Kaya, ang paglipat ng singaw mula sa isang unsaturated na estado patungo sa isang saturated na estado ay nakakamit sa dalawang paraan: 1) sa pamamagitan ng pagpapababa ng temperatura at 2) sa pamamagitan ng pagtaas ng presyon (pagbabawas ng lakas ng tunog).
Ang reverse transition mula sa isang saturated sa isang unsaturated state ay nakakamit: 1) nang walang pagbabago sa temperatura sa pamamagitan ng pagbaba ng presyon (pagtaas ng volume) at 2) sa pamamagitan ng pagtaas ng temperatura ng singaw.
Kung ang tubo na naglalaman ng saturated vapor ay maingat na pinainit, ang likido sa itaas ng mercury ay unti-unting sumingaw, at sa karagdagang pag-init magkakaroon ng unsaturated vapor sa itaas ng mercury.
Sa engineering, ang unsaturated steam na nakuha sa pamamagitan ng superheating saturated steam ay tinatawag na superheated steam. Para sa trabaho mga makina ng singaw Sa kasalukuyan, eksklusibong superheated na singaw ang ginagamit, na may temperaturang 150 hanggang 600 ° C.
Ang singaw na wala sa equilibrium sa likido nito ay tinatawag na unsaturated.
Para sa iba't ibang mga likido, ang dinamikong ekwilibriyo na may singaw ay nangyayari sa iba't ibang densidad ng singaw. Ang dahilan nito ay ang pagkakaiba sa mga puwersa ng intermolecular interaction. Sa mga likido kung saan ang mga puwersa ng intermolecular attraction ay malaki, halimbawa, sa mercury, tanging ang pinaka "mabilis" na mga molekula, na ang bilang ay hindi gaanong mahalaga, ay maaaring lumipad palabas ng likido. Samakatuwid, para sa mga naturang likido, kahit na sa isang mababang densidad ng singaw, isang estado ng balanse. Sa pabagu-bago ng isip na mga likido na may mababang puwersa ng atraksyon ng molekular, tulad ng eter, sa parehong temperatura, maraming mga molekula ang maaaring lumipad palabas ng likido. Samakatuwid, ang estado ng balanse ay nangyayari lamang sa isang makabuluhang density ng singaw.
Ang saturated steam ay may pinakamataas na density at presyon sa isang naibigay na temperatura.
§ 6.3. Mga tunay na isotherm ng gas
Para sa isang mas detalyadong paglilinaw ng mga kondisyon kung saan posible ang magkaparehong pagbabago ng isang gas at isang likido, ang mga simpleng obserbasyon ng pagsingaw ng isang likido ay hindi sapat. Kinakailangang maingat na subaybayan ang pagbabago sa presyon ng isang tunay na gas depende sa dami nito sa iba't ibang temperatura.
Hayaang ang carbon dioxide ay nasa silindro sa ilalim ng piston (Larawan 6.3). Dahan-dahan naming i-compress ito, habang ginagawa namin ang gas, bilang isang resulta kung saan dapat tumaas ang panloob na enerhiya ng gas. Kung gusto nating isagawa ang proseso sa isang pare-parehong temperatura T, pagkatapos ito ay kinakailangan upang matiyak ang mahusay na pagpapalitan ng init sa pagitan ng silindro at ng kapaligiran. Upang gawin ito, maaari mong ilagay ang silindro sa isang malaking sisidlan na may isang likido ng pare-pareho ang temperatura (thermostat) at i-compress ang gas nang napakabagal na ang init ay may oras na mailipat mula sa gas patungo sa mga nakapalibot na katawan.
Sa pagsasagawa ng eksperimentong ito, mapapansin ng isa na sa simula, kapag ang volume ay sapat na ( V > V 2 , tingnan ang fig. 6.3), ang presyon ng carbon dioxide ay tumataas nang may pagbaba ng volume alinsunod sa batas ng Boyle-Mariotte, at pagkatapos ay sa karagdagang pagtaas ng presyon, ang mga maliliit na paglihis mula sa batas na ito ay sinusunod. Ang ugnayang ito sa pagitan ng presyon ng gas at dami ay ipinapakita nang grapiko sa Figure 6.3 curve AB.
Sa karagdagang pagbaba sa volume, simula sa halaga V 2 , ang presyon sa silindro sa ilalim ng piston ay tumitigil sa pagbabago. Kung titingnan mo ang silindro sa pamamagitan ng isang espesyal na window ng pagtingin, makikita mo na ang bahagi ng volume ng silindro ay inookupahan ng isang transparent na likido. Nangangahulugan ito na ang gas (singaw) ay naging isang puspos na singaw, at ang bahagi nito ay naging isang likido, iyon ay, ito ay condensed.
Habang patuloy nating pinipiga ang mga nilalaman ng silindro, mapapansin natin na ang dami ng likido sa silindro ay tumataas at ang puwang na inookupahan ng puspos na singaw ay bumababa. Ang pressure na ipinapakita ng pressure gauge ay nananatiling pare-pareho hanggang sa ang buong espasyo sa ilalim ng piston ay mapuno ng likido. Ang prosesong ito ay inilalarawan sa Figure 6.3 ng seksyon araw sining ng grapiko.
Sa hinaharap, na may bahagyang pagbaba sa volume, simula sa halaga V3, tumataas nang husto ang presyon CD sining ng grapiko; tingnan ang fig. 6.3). Ito ay dahil ang mga likido ay hindi mapipigil.
Dahil ang isinasaalang-alang na proseso ay naganap sa isang pare-parehong temperatura T, ang graph A B C D (tingnan ang Fig. 6.3), na naglalarawan sa pagtitiwala ng presyon ng gas R mula sa lakas ng tunog V, ay tinatawag na real gas isotherm. Plot AB (V > V 2 ) tumutugma sa unsaturated steam, plot Araw (V 3 < V < V 2 ) - ang estado ng balanse ng likido at ang puspos na singaw nito, at ang lugar CD (V < V 3 ) - likidong estado ng bagay.
Ang mga eksperimento ay nagpapakita na ang mga isotherm ng iba pang mga sangkap ay mayroon ding parehong anyo, kung ang kanilang temperatura ay hindi masyadong mataas.
Ang mga proseso ng evaporation at condensation ay tuloy-tuloy at parallel sa isa't isa.
Sa isang bukas na sisidlan, ang dami ng likido ay bumababa sa paglipas ng panahon, dahil. nangingibabaw ang evaporation kaysa condensation.
Ang singaw na nasa ibabaw ng isang likido kapag ang evaporation ay nanaig sa condensation, o ang singaw kapag walang likido, ay tinatawag hindi puspos.
Sa isang hermetically sealed na sisidlan, ang antas ng likido ay hindi nagbabago sa paglipas ng panahon, dahil ang evaporation at condensation ay nagbabayad sa isa't isa: kung gaano karaming mga molekula ang lumilipad sa labas ng likido, dahil marami sa kanila ang bumalik dito sa parehong oras, ang isang dynamic (mobile) equilibrium ay nangyayari sa pagitan ng singaw at likido nito.
Ang isang singaw na nasa dinamikong ekwilibriyo kasama ang likido nito ay tinatawag puspos.
Sa isang naibigay na temperatura, ang puspos na singaw ng anumang likido ay may pinakamataas na density ( ) at lumilikha pinakamataas na presyon ( ) na maaaring magkaroon ng singaw ng likidong iyon sa temperaturang iyon.
Ang presyon at density ng puspos na singaw sa parehong temperatura ay nakasalalay sa uri ng sangkap: ang mas maraming presyon ay lumilikha ng puspos na singaw ng likido na mas mabilis na sumingaw. Halimbawa, at
Mga katangian ng unsaturated vapors: Ang mga unsaturated vapor ay sumusunod sa mga batas ng gas ng Boyle - Mariotte, Gay-Lussac, Charles, at ang ideal na gas equation ng estado ay maaaring ilapat sa kanila.
Mga katangian ng saturated vapor:1. Sa patuloy na dami, sa pagtaas ng temperatura, ang presyon ng saturated vapor ay tumataas, ngunit hindi sa direktang proporsyon (ang batas ni Charles ay hindi natupad), ang presyon ay lumalaki nang mas mabilis kaysa sa isang perpektong gas. , sa pagtaas ng temperatura ( ) , ang masa ng singaw ay tumataas, at samakatuwid ang konsentrasyon ng mga molekula ng singaw ay tumataas () at ang presyon ng puspos na singaw ay matutunaw sa dalawang dahilan (
3 1 – unsaturated steam (perpektong gas);
2 2 - puspos na singaw; 3 - unsaturated steam,
1 nakuha mula sa puspos na singaw sa parehong
dami kapag pinainit.
2. Ang presyon ng puspos na singaw sa isang pare-parehong temperatura ay hindi nakasalalay sa dami na sinasakop nito.
Sa pagtaas ng dami, ang masa ng singaw ay tumataas, at ang masa ng likido ay bumababa (bahagi ng likido ay pumasa sa singaw), na may pagbaba sa dami ng singaw, ito ay nagiging mas kaunti, at ang likido ay nagiging mas malaki (bahagi ng singaw ay pumasa sa likido), ang density at konsentrasyon ng mga saturated vapor molecule ay nananatiling pare-pareho, samakatuwid, at ang presyon ay nananatiling pare-pareho ().
likido
(nakaupo. singaw + likido)
Hindi puspos singaw
Ang mga saturated vapor ay hindi sumusunod sa mga batas ng gas ng Boyle - Mariotte, Gay-Lussac, Charles, dahil ang masa ng singaw sa mga proseso ay hindi nananatiling pare-pareho, ngunit lahat mga batas sa gas nakuha para sa isang pare-pareho ang masa. Ang equation ng estado para sa isang perpektong gas ay maaaring ilapat sa saturated steam.
Kaya, Ang saturated steam ay maaaring ma-convert sa unsaturated steam alinman sa pamamagitan ng pag-init nito sa pare-parehong volume o sa pamamagitan ng pagtaas ng volume nito sa pare-parehong temperatura. Ang unsaturated steam ay maaaring ma-convert sa saturated steam alinman sa pamamagitan ng paglamig nito sa isang pare-parehong volume o sa pamamagitan ng pag-compress nito sa isang pare-parehong temperatura.
Kritikal na sitwasyon
Ang pagkakaroon ng isang libreng ibabaw sa isang likido ay ginagawang posible upang ipahiwatig kung saan matatagpuan ang likidong bahagi ng sangkap, at kung saan ang gas. Ang matalim na pagkakaiba sa pagitan ng isang likido at singaw nito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang density ng isang likido ay maraming beses na mas malaki kaysa sa isang singaw. Kung ang isang likido ay pinainit sa isang hermetically selyadong sisidlan, pagkatapos ay dahil sa pagpapalawak, ang density nito ay bababa, at ang densidad ng singaw sa itaas nito ay tataas. Nangangahulugan ito na ang pagkakaiba sa pagitan ng isang likido at ang puspos na singaw nito ay pinalalabas at, sa sapat mataas na temperatura tuluyang nawawala. Ang temperatura kung saan ang mga pagkakaiba sa pisikal na katangian sa pagitan ng isang likido at ang puspos na singaw nito, at ang kanilang mga densidad ay nagiging pareho, ay tinatawagkritikal na temperatura.
Kritikal na punto
Para sa pagbuo ng isang likido mula sa isang gas, ang average na potensyal na enerhiya ng pagkahumaling ng mga molekula ay dapat lumampas sa kanilang average na kinetic energy.
Kritikal na temperatura – Ang pinakamataas na temperatura kung saan ang singaw ay nagiging likido. Ang kritikal na temperatura ay nakasalalay sa potensyal na enerhiya ng pakikipag-ugnayan ng mga molekula at samakatuwid ay naiiba para sa iba't ibang mga gas. dahil sa malakas na pakikipag-ugnayan mga molekula ng tubig ang singaw ng tubig ay maaaring gawing tubig kahit na sa temperatura na . Kasabay nito, ang nitrogen liquefaction ay nangyayari lamang sa isang temperatura na mas mababa sa = -147˚, dahil mahinang nakikipag-ugnayan ang mga molekulang nitrogen sa isa't isa.
Ang isa pang macroscopic parameter na nakakaapekto sa vapor-liquid transition ay pressure. Sa pagtaas ng panlabas na presyon sa panahon ng compression ng gas, ang average na distansya sa pagitan ng mga particle ay bumababa, ang puwersa ng pagkahumaling sa pagitan ng mga ito ay tumataas at, nang naaayon, ang average na potensyal na enerhiya ng kanilang pakikipag-ugnayan.
Presyonsaturated steam sa kritikal na temperatura nito ay tinatawag mapanganib. Ito ang pinakamataas na posibleng saturation vapor pressure ng isang partikular na substance.
Estado ng bagay na may mga kritikal na parameter ay tinatawag mapanganib(kritikal na punto) . Ang bawat sangkap ay may sariling kritikal na temperatura at presyon.
Sa kritikal na estado, ang tiyak na init ng singaw at ang koepisyent ng pag-igting sa ibabaw ng likido ay nawawala. Sa mga temperatura sa itaas ng kritikal, kahit na sa napakataas na presyon, ang pagbabago ng isang gas sa isang likido ay imposible; sa itaas ng kritikal na temperatura, hindi maaaring umiral ang likido. Sa mga supercritical na temperatura, posible lamang ang estado ng singaw ng bagay.
Ang liquefaction ng mga gas ay posible lamang sa mga temperaturang mas mababa sa kritikal na temperatura. Para sa liquefaction, ang mga gas ay pinalamig sa isang kritikal na temperatura, halimbawa, sa pamamagitan ng adiabatic expansion, at pagkatapos ay isothermally compressed.
kumukulo
Sa panlabas, ang kababalaghan ay ganito ang hitsura: mula sa buong dami ng likido, ang mabilis na lumalagong mga bula ay tumaas sa ibabaw, sumabog sila sa ibabaw, at ang singaw ay inilabas sa kapaligiran.
Ipinapaliwanag ng MKT ang pagkulo tulad nito: palaging may mga bula ng hangin sa likido, kung saan nangyayari ang pagsingaw mula sa likido. Ang saradong dami ng mga bula ay lumalabas na napuno hindi lamang ng hangin, kundi pati na rin ng puspos na singaw. Ang presyon ng puspos na singaw sa kanila kapag ang likido ay pinainit ay mas mabilis na tumataas kaysa sa presyon ng hangin. Kapag ang presyon ng puspos na singaw sa mga bula sa isang sapat na pinainit na likido ay nagiging mas malaki kaysa sa panlabas na presyon, tumataas sila sa lakas ng tunog, at ang puwersa ng buoyancy, na lumampas sa kanilang gravity, ay itinataas ang mga bula sa ibabaw. Ang mga lumulutang na bula ay nagsisimulang sumabog kapag, sa isang tiyak na temperatura, ang presyon ng puspos na singaw sa kanila ay lumampas sa presyon sa itaas ng likido. Ang temperatura ng isang likido kung saan ang presyon ng puspos na singaw nito sa mga bula ay katumbas o mas malaki kaysa sa panlabas na presyon sa likido ay tinatawag na punto ng pag-kulo.
Iba-iba ang boiling point ng iba't ibang likido, kasi ang presyon ng puspos na singaw sa kanilang mga bula ay inihambing sa parehong panlabas na presyon sa iba't ibang temperatura. Halimbawa, ang saturation vapor pressure sa mga bubble ay katumbas ng normal na atmospheric pressure para sa tubig sa 100°C, para sa mercury sa 357°C, para sa alkohol sa 78°C, para sa eter sa 35°C.
Ang punto ng kumukulo ay nananatiling pare-pareho sa panahon ng proseso ng pagkulo, kasi ang lahat ng init na ibinibigay sa pinainit na likido ay ginugugol sa singaw.
Ang kumukulo na punto ay nakasalalay sa panlabas na presyon sa likido: sa pagtaas ng presyon, ang temperatura ay tumataas; habang bumababa ang presyon, bumababa ang temperatura. Halimbawa, sa isang altitude na 5 km sa itaas ng antas ng dagat, kung saan ang presyon ay 2 beses na mas mababa kaysa sa presyon ng atmospera, ang kumukulo na punto ng tubig ay 83 ° C, sa mga boiler ng mga steam engine, kung saan ang presyon ng singaw ay 15 atm. (), ang temperatura ng tubig ay humigit-kumulang 200˚С.
Halumigmig ng hangin
Palaging mayroong singaw ng tubig sa hangin, kaya maaari nating pag-usapan ang tungkol sa kahalumigmigan ng hangin, na nailalarawan sa pamamagitan ng mga sumusunod na halaga:
1.Ganap na kahalumigmigan ay ang density ng singaw ng tubig sa hangin (o ang presyon na nililikha ng singaw na ito ( .
Ang ganap na kahalumigmigan ay hindi nagbibigay ng ideya ng antas ng saturation ng hangin na may singaw ng tubig. Ang parehong dami ng singaw ng tubig magkaibang temperatura lumilikha ng ibang pakiramdam ng kahalumigmigan.
2.Kamag-anak na Humidity ay ang ratio ng density (presyon) ng singaw ng tubig na nakapaloob sa hangin sa isang naibigay na temperatura sa density (presyon) ng puspos na singaw sa parehong temperatura :
o
ay ang ganap na kahalumigmigan sa isang naibigay na temperatura; - density, puspos na presyon ng singaw sa parehong temperatura. Ang density at presyon ng saturated water vapor sa anumang temperatura ay matatagpuan sa talahanayan. Ipinapakita ng talahanayan na ang mas mataas na temperatura ng hangin, mas malaki ang density at presyon ng singaw ng tubig sa hangin ay dapat na upang ito ay puspos.
Alam relatibong halumigmig, mauunawaan mo kung gaano karaming porsyento ng singaw ng tubig sa hangin sa isang naibigay na temperatura ang malayo sa saturation. Kung ang singaw sa hangin ay puspos, kung gayon . Kung ang , pagkatapos ay walang sapat na singaw sa hangin sa isang estado ng saturation.
Ang katotohanan na ang singaw sa hangin ay nagiging puspos ay hinuhusgahan ng hitsura ng kahalumigmigan sa anyo ng fog, hamog. Ang temperatura kung saan ang singaw ng tubig sa hangin ay nagiging puspos ay tinatawag punto ng hamog.
Ang singaw sa hangin ay maaaring gawing puspos sa pamamagitan ng pagdaragdag ng singaw dahil sa karagdagang pagsingaw ng likido nang hindi binabago ang temperatura ng hangin, o sa pamamagitan ng pagpapababa ng temperatura nito sa dami ng singaw sa hangin.
Ang normal na kamag-anak na kahalumigmigan, ang pinaka-kanais-nais para sa mga tao, ay 40 - 60%. Pinakamahalaga may kaalaman sa halumigmig sa meteorolohiya para sa pagtataya ng panahon. sa paghabi, paggawa ng confectionery Para sa normal na kurso ng proseso, kinakailangan ang isang tiyak na kahalumigmigan. Ang pag-iimbak ng mga gawa ng sining at mga libro ay nangangailangan ng pagpapanatili ng kahalumigmigan sa kinakailangang antas.
Mga instrumento sa kahalumigmigan:
1. Condensation hygrometer (nagbibigay-daan sa iyong matukoy ang dew point).
2. Ang hair hygrometer (batay sa haba ng walang taba na buhok kumpara sa halumigmig) ay sumusukat sa relatibong halumigmig sa porsyento.
3. Ang psychrometer ay binubuo ng dalawang tuyo at basa na thermometer. Ang wet bulb bulb ay nakabalot sa isang telang nilublob sa tubig. Dahil sa pagsingaw mula sa tela, ang temperatura ng moistened ay mas mababa kaysa sa tuyo. Ang pagkakaiba sa mga pagbabasa ng thermometer ay depende sa halumigmig ng nakapaligid na hangin: mas tuyo ang hangin, mas matindi ang pagsingaw mula sa tela, mas malaki ang pagkakaiba sa mga pagbabasa ng thermometer at vice versa. Kung ang kahalumigmigan ng hangin ay 100%, kung gayon ang mga pagbabasa ng mga thermometer ay pareho, i.e. ang pagkakaiba sa mga pagbasa ay 0. Upang matukoy ang halumigmig gamit ang isang psychrometer, isang psychrometric table ang ginagamit.
Pagtunaw at pagkikristal
Kapag natutunaw ng isang solidong katawan, ang distansya sa pagitan ng mga particle na bumubuo sa kristal na sala-sala ay tumataas, at ang sala-sala mismo ay nawasak. Ang proseso ng pagtunaw ay nangangailangan ng enerhiya. Kapag ang isang solid ay pinainit, ito ay tumataas kinetic energy vibrating molecules at, nang naaayon, ang amplitude ng kanilang mga oscillations. Sa isang tiyak na temperatura, tinatawag temperatura ng pagkatunaw, ang pagkakasunud-sunod sa pag-aayos ng mga particle sa mga kristal ay nabalisa, ang mga kristal ay nawawala ang kanilang hugis. Ang isang sangkap ay natutunaw, nagbabago mula sa isang solidong estado hanggang sa isang likidong estado.
Sa panahon ng crystallization mayroong isang convergence ng mga molekula na bumubuo ng isang kristal na sala-sala. Ang pagkikristal ay maaari lamang mangyari kapag ang likido ay naglalabas ng enerhiya. Kapag ang tunaw na sangkap ay pinalamig, ang average na kinetic energy at ang bilis ng mga molekula ay bumababa. Ang mga kaakit-akit na puwersa ay maaaring panatilihin ang mga particle na malapit sa posisyon ng ekwilibriyo. Sa isang tiyak na temperatura, tinatawag temperatura ng solidification (crystallization), ang lahat ng mga molekula ay nasa isang posisyon ng matatag na balanse, ang kanilang pag-aayos ay nagiging order - isang kristal ay nabuo.
Ang pagkatunaw ng isang solid ay nangyayari sa parehong temperatura kung saan ang substance ay nagpapatigas.
Ang bawat sangkap ay may sariling punto ng pagkatunaw. Halimbawa, ang mga punto ng pagkatunaw para sa helium ay -269.6˚С, para sa mercury -38.9˚С, para sa tanso 1083˚С.
Sa panahon ng proseso ng pagtunaw, ang temperatura ay nananatiling pare-pareho. Ang dami ng init na ibinibigay mula sa labas ay napupunta sa pagkasira ng kristal na sala-sala.
Sa panahon ng proseso ng paggamot, kahit na ang init ay inalis, ang temperatura ay hindi nagbabago. Ang enerhiya na inilabas sa panahon ng pagkikristal ay ginagamit upang mapanatili ang isang pare-parehong temperatura.
Hanggang sa matunaw ang lahat ng sangkap o tumigas ang lahat ng sangkap, i.e. hangga't ang solid at likido na mga bahagi ng isang sangkap ay umiiral nang magkasama, ang temperatura ay hindi nagbabago.
TV+liquid likido + tv
,
saan ang dami ng init, 
- ang halaga ng init na kinakailangan upang matunaw ang isang sangkap na inilabas sa panahon ng pagkikristal ng isang sangkap sa pamamagitan ng masa sa pamamagitan ng masa
- tiyak na init ng pagsasanib– ang halaga ng init na kinakailangan upang matunaw ang isang 1 kg na sangkap sa punto ng pagkatunaw nito.
Anong halaga ng init ang ginugol sa panahon ng pagtunaw ng isang tiyak na masa ng isang sangkap, ang parehong halaga ng init ay inilabas sa panahon ng pagkikristal ng masa na ito.
Tinatawag din tiyak na init ng pagkikristal.
Sa punto ng pagkatunaw, ang panloob na enerhiya ng isang sangkap sa estado ng likido ay mas malaki kaysa sa panloob na enerhiya ng parehong masa ng sangkap sa solidong estado.
Sa isang malaking bilang Kapag natunaw ang isang substance, tumataas ang volume nito at bumababa ang density nito. Sa hardening, sa kabaligtaran, ang dami ay bumababa, at ang density ay tumataas. Halimbawa, ang mga solidong kristal na naphthalene ay lumulubog sa likidong naphthalene.
Ang ilang mga sangkap, halimbawa, bismuth, yelo, gallium, cast iron, atbp., ay lumiliit kapag natunaw, at lumalawak kapag pinatigas. Ang mga paglihis na ito mula sa pangkalahatang tuntunin ipinaliwanag ng mga tampok na istruktura ng mga kristal na sala-sala. Samakatuwid, ang tubig ay mas siksik kaysa sa yelo lumulutang ang yelo sa tubig. Ang pagpapalawak ng tubig sa panahon ng pagyeyelo ay humahantong sa pagkasira ng mga bato.
Ang pagbabago sa dami ng mga metal sa panahon ng pagtunaw at solidification ay mahalaga sa negosyo ng pandayan.
Ipinakikita iyon ng karanasan pagbabago sa panlabas na presyon sa solid nakakaapekto sa punto ng pagkatunaw ng sangkap. Para sa mga sangkap na lumalawak sa panahon ng pagkatunaw, ang pagtaas sa panlabas na presyon ay humahantong sa pagtaas ng punto ng pagkatunaw, dahil. humahadlang sa proseso ng pagtunaw. Kung ang mga sangkap ay naka-compress sa panahon ng pagtunaw, kung gayon para sa kanila ang isang pagtaas sa panlabas na presyon ay humahantong sa isang pagbawas sa temperatura ng pagkatunaw, dahil tumutulong sa proseso ng pagtunaw. Tanging isang napakalaking pagtaas ng presyon ang kapansin-pansing nagbabago sa punto ng pagkatunaw. Halimbawa, upang mapababa ang natutunaw na punto ng yelo ng 1˚C, ang presyon ay dapat tumaas ng 130 atm. Tinatawag ang melting point ng isang substance sa normal na atmospheric pressure ang punto ng pagkatunaw ng sangkap.
DEPINISYON
Pagsingaw ay ang proseso ng pag-convert ng likido sa singaw.
Sa isang likido (o solid) sa anumang temperatura, mayroong isang tiyak na bilang ng mga "mabilis" na molekula, ang kinetic energy na kung saan ay mas malaki kaysa sa potensyal na enerhiya ng kanilang pakikipag-ugnayan sa iba pang mga particle ng sangkap. Kung ang gayong mga molekula ay malapit sa ibabaw, maaari nilang madaig ang pagkahumaling ng iba pang mga molekula at lumipad palabas ng likido, na bumubuo ng singaw sa itaas nito. Ang pagsingaw ng mga solid ay madalas ding tinutukoy bilang sublimation o sublimation.
Ang evaporation ay nangyayari sa anumang temperatura kung saan ang isang partikular na substance ay maaaring nasa likido o solid na estado. Gayunpaman, ang rate ng pagsingaw ay depende sa temperatura. Habang tumataas ang temperatura, tumataas ang bilang ng mga "mabilis" na molekula, at, dahil dito, tumataas ang intensity ng pagsingaw. Ang rate ng pagsingaw ay nakasalalay din sa libreng lugar sa ibabaw ng likido at ang uri ng sangkap. Kaya, halimbawa, ang tubig na ibinuhos sa isang platito ay sumingaw mas mabilis kaysa tubig ibinuhos sa isang baso. Ang alkohol ay sumingaw nang mas mabilis kaysa sa tubig, atbp.
Pagkondensasyon
Ang dami ng likido sa isang bukas na sisidlan ay patuloy na bumababa dahil sa pagsingaw. Ngunit sa isang mahigpit na saradong sisidlan, hindi ito nangyayari. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na, kasabay ng pagsingaw sa isang likido (o solid), baliktad na proseso. Ang mga molekula ng singaw ay gumagalaw nang random sa itaas ng likido, kaya ang ilan sa kanila, sa ilalim ng impluwensya ng pagkahumaling ng mga molekula ng libreng ibabaw, ay bumabalik sa likido. Ang proseso ng paggawa ng singaw sa isang likido ay tinatawag na condensation. Ang proseso ng paggawa ng singaw sa solid karaniwang tinutukoy bilang vapor crystallization.
Pagkatapos naming ibuhos ang likido sa sisidlan at isara ito nang mahigpit, ang likido ay magsisimulang mag-evaporate, at ang densidad ng singaw sa itaas ng libreng ibabaw ng likido ay tataas. Gayunpaman, sa parehong oras, ang bilang ng mga molekula na bumalik sa likido ay tataas. Sa isang bukas na sisidlan, ang sitwasyon ay iba: ang mga molekula na umalis sa likido ay maaaring hindi bumalik sa likido. Sa isang saradong sisidlan, ang isang estado ng balanse ay itinatag sa paglipas ng panahon: ang bilang ng mga molekula na umaalis sa ibabaw ng likido ay nagiging katumbas ng bilang ng mga molekula ng singaw na bumabalik sa likido. Ang ganitong estado ay tinatawag estado ng dinamikong ekwilibriyo(Larawan 1). Sa isang estado ng dynamic na equilibrium sa pagitan ng likido at singaw, ang parehong evaporation at condensation ay nangyayari nang sabay-sabay, at ang parehong mga proseso ay nagbabayad sa bawat isa.
Fig.1. Fluid sa dynamic na ekwilibriyo
Saturated at unsaturated steam
DEPINISYON
puspos na singaw Ang singaw ay nasa dynamic na equilibrium kasama ang likido nito.
Ang pangalang "saturated" ay nagbibigay-diin na ang isang naibigay na volume sa isang partikular na temperatura ay hindi maaaring maglaman ng mas maraming singaw. Ang saturated steam ay may pinakamataas na density sa isang naibigay na temperatura, at samakatuwid ay nagbibigay ng pinakamataas na presyon sa mga dingding ng sisidlan.
DEPINISYON
unsaturated steam- singaw na hindi umabot sa estado ng dynamic equilibrium.
Para sa iba't ibang mga likido, ang saturation ng singaw ay nangyayari kapag iba't ibang densidad, na dahil sa pagkakaiba sa istruktura ng molekular, i.e. ang pagkakaiba sa mga puwersa ng intermolecular interaction. Sa mga likido kung saan ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan ng mga molekula ay mataas (halimbawa, sa mercury), ang estado ng dynamic na equilibrium ay nakakamit sa mababang densidad ng singaw, dahil ang bilang ng mga molekula na maaaring umalis sa ibabaw ng likido ay maliit. Sa kabaligtaran, sa pabagu-bago ng isip na likido na may mababang puwersa ng pagkahumaling ng mga molekula, sa parehong temperatura, makabuluhang halaga molecules at vapor saturation ay nakakamit sa mataas na density. Ang mga halimbawa ng naturang mga likido ay ethanol, eter, atbp.
Dahil ang intensity ng proseso ng condensation ng singaw ay proporsyonal sa konsentrasyon ng mga molekula ng singaw, at ang intensity ng proseso ng pagsingaw ay nakasalalay lamang sa temperatura at tumataas nang husto sa paglaki nito, ang konsentrasyon ng mga molekula sa saturated vapor ay nakasalalay lamang sa temperatura ng likido. . kaya lang Ang saturated vapor pressure ay nakasalalay lamang sa temperatura at hindi nakadepende sa volume. Bukod dito, sa pagtaas ng temperatura, ang konsentrasyon ng mga saturated vapor molecule at, dahil dito, ang density at pressure ng saturated vapor ay mabilis na tumataas. Ang mga partikular na dependence ng pressure at density ng saturated vapor sa temperatura ay iba para sa iba't ibang mga sangkap at makikita mula sa mga reference table. Lumalabas na ang saturated steam, bilang panuntunan, ay mahusay na inilarawan ng Claiperon-Mendeleev equation. Gayunpaman, kapag na-compress o pinainit, nagbabago ang masa ng saturated vapor.
Ang unsaturated steam ay sumusunod sa mga batas ng isang perpektong gas na may makatwirang antas ng katumpakan.
Mga halimbawa ng paglutas ng problema
HALIMBAWA 1
| Mag-ehersisyo | Sa isang saradong sisidlan na may kapasidad na 0.5 litro sa temperatura, ang singaw ng tubig at isang patak ng tubig ay nasa equilibrium. Tukuyin ang masa ng singaw ng tubig sa sisidlan. |
| Solusyon | Sa temperatura, ang saturated vapor pressure ay katumbas ng atmospheric pressure, kaya Pa. Isulat natin ang Mendeleev-Clapeyron equation:
kung saan nakikita natin ang masa ng singaw ng tubig: Ang molar mass ng singaw ng tubig ay tinutukoy sa parehong paraan tulad ng molar mass tubig. I-convert natin ang mga unit sa SI system: temperatura ng singaw ng dami ng sisidlan. Kalkulahin natin: |
| Sagot | Ang masa ng singaw ng tubig sa sisidlan ay 0.3 g. |
HALIMBAWA 2
| Mag-ehersisyo | Sa isang sisidlan na may dami ng 1 litro sa temperatura, ang tubig, singaw ng tubig at nitrogen ay nasa equilibrium. Ang dami ng likidong tubig ay mas mababa kaysa sa dami ng sisidlan. Ang presyon sa sisidlan ay 300 kPa, ang presyon ng atmospera ay 100 kPa. Hanapin ang kabuuang dami ng bagay sa estado ng gas. Ano ang bahagyang presyon ng nitrogen sa system? Ano ang masa ng singaw ng tubig? Ano ang masa ng nitrogen? |
| Solusyon | Isinulat namin ang equation ng Mendeleev-Clapeyron para sa pinaghalong gas na singaw ng tubig + nitrogen: kung saan nakita natin ang kabuuang halaga ng bagay sa estado ng gas: Universal gas constant. I-convert natin ang mga unit sa SI system: ang dami ng presyon ng sisidlan sa temperatura ng sisidlan. Kalkulahin natin:
Ayon sa batas ni Dalton, ang presyon sa sisidlan ay katumbas ng kabuuan ng mga bahagyang presyon ng singaw ng tubig at nitrogen: kung saan ang bahagyang presyon ng nitrogen: Sa temperatura, ang saturated vapor pressure ay katumbas ng atmospheric pressure, kaya . |
Sa panahon ng pagsingaw, kasabay ng paglipat ng mga molekula mula sa likido patungo sa singaw, nangyayari rin ang kabaligtaran na proseso. Random na gumagalaw sa ibabaw ng likido, ang ilan sa mga molecule na umalis dito ay bumalik muli sa likido.
Saturated steam pressure.
Kapag ang puspos na singaw ay na-compress, ang temperatura na kung saan ay pinananatiling pare-pareho, ang balanse ay unang magsisimulang maabala: ang densidad ng singaw ay tataas, at bilang isang resulta, mas maraming mga molekula ang lilipat mula sa gas patungo sa likido kaysa mula sa likido patungo sa gas; ito ay magpapatuloy hanggang sa ang konsentrasyon ng singaw sa bagong dami ay maging pareho, na tumutugma sa konsentrasyon ng puspos na singaw sa isang naibigay na temperatura (at ang ekwilibriyo ay naibalik). Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang bilang ng mga molekula na umaalis sa likido sa bawat yunit ng oras ay nakasalalay lamang sa temperatura.
Kaya, ang konsentrasyon ng puspos na mga molekula ng singaw sa isang pare-parehong temperatura ay hindi nakasalalay sa dami nito.
Dahil ang presyon ng isang gas ay proporsyonal sa konsentrasyon ng mga molekula nito, ang presyon ng isang puspos na singaw ay hindi nakadepende sa dami nito. Presyon p 0, kung saan ang likido ay nasa ekwilibriyo kasama ang singaw nito, ay tinatawag puspos na presyon ng singaw.
Kapag ang saturated vapor ay na-compress, karamihan sa mga ito ay nagiging likido. Ang isang likido ay sumasakop sa isang mas maliit na dami kaysa sa isang singaw ng parehong masa. Bilang isang resulta, ang dami ng singaw sa isang pare-pareho ang density ay bumababa.
Pag-asa ng presyon ng puspos na singaw sa temperatura.
Para sa isang perpektong gas, ang isang linear na pagdepende ng presyon sa temperatura ay may bisa sa pare-parehong dami. Inilapat sa puspos na singaw na may presyon p 0 ang pag-asa na ito ay ipinahayag ng pagkakapantay-pantay:
p 0 =nkT.
Dahil ang presyon ng puspos na singaw ay hindi nakasalalay sa dami, kung gayon, samakatuwid, ito ay nakasalalay lamang sa temperatura.
Eksperimental na tinutukoy na pagtitiwala p 0 (T) iba sa pagtitiwala ( p 0 =nkT) para sa isang perpektong gas.
Sa pagtaas ng temperatura, ang presyon ng saturated vapor ay tumataas nang mas mabilis kaysa sa presyon ng isang perpektong gas (seksyon ng curve AB sa larawan). Lalo itong nagiging halata kung gumuhit tayo ng isochore sa punto A(dashed line). Nangyayari ito dahil kapag pinainit ang likido, ang bahagi nito ay nagiging singaw, at tumataas ang density ng singaw. Samakatuwid, ayon sa pormula ( p 0 =nkT), ang presyon ng saturated vapor ay tumataas hindi lamang bilang resulta ng pagtaas ng temperatura ng likido, kundi dahil din sa pagtaas ng konsentrasyon ng mga molekula (density) ng singaw. Ang pangunahing pagkakaiba sa pag-uugali ng isang perpektong gas at puspos na singaw ay ang pagbabago sa masa ng singaw na may pagbabago sa temperatura sa isang pare-parehong dami (sa isang saradong sisidlan) o may pagbabago sa dami sa isang pare-parehong temperatura. Walang ganito ang maaaring mangyari sa isang perpektong gas (ang molecular-kinetic theory ng isang ideal na gas ay hindi nagbibigay para sa isang phase transition ng isang gas sa isang likido).
Matapos ang pagsingaw ng lahat ng likido, ang pag-uugali ng singaw ay tumutugma sa pag-uugali ng isang perpektong gas (seksyon araw curve sa figure sa itaas).
unsaturated steam.
Kung sa isang puwang na naglalaman ng singaw ng isang likido, ang karagdagang pagsingaw ng likidong ito ay maaaring mangyari, kung gayon ang singaw sa espasyong ito ay hindi puspos.
Ang singaw na wala sa equilibrium sa likido nito ay tinatawag na unsaturated.
Ang unsaturated vapor ay maaaring ma-convert sa isang likido sa pamamagitan ng simpleng compression. Kapag nagsimula na ang pagbabagong ito, ang singaw sa equilibrium na may likido ay nagiging puspos.