След изпаряване, кондензация, кипене

Всяко вещество при определени условия може да бъде в различни състояния на агрегация - твърди, течни или газообразни. Преходът от една държава в друга, се нарича преходен етап. След изпаряване и кондензация са примери на фазовите преходи.

Всички реални газове (кислород, азот, водород и т. Г.) може да бъде превърнат в течност при определени условия. Въпреки това, превръщането на газ в течността може да се осъществи само при температури под определена критична т.нар temperaturyTkr. Например, за вода критична температура е 647,3 К до 126 К азот, кислород 154,3 К. При стайна температура (≈ 300К) и вода може да присъства в течни и газообразни страни и азот и кислород съществува само под формата на газове.

След изпаряване се нарича фазов преход от течност в газообразно състояние. От гледна точка на молекулно кинетичната теория изпаряване - процес, при който течен повърхност на молекулата на муха-бързо кинетична енергия надвишава тяхното свързване енергия към други молекули на течност. Това намалява средната кинетичната енергия на молекулите останалите, т.е.. Е. За охлаждаща течност (ако не е доставка на енергия от околната тялото).

Кондензацията - процес обратния процес изпаряване. Когато пари кондензират молекули обратно течност.

В затворен съд за течност и пара може да бъде в състояние на динамично равновесие. когато броят на молекули, бягство от течността, равен на броя на молекулите, връщайки се от парата към течността, г. е., когато скоростта на изпарение и кондензационни процеси са идентични. Такава система се нарича двуфазна. Парата в равновесие с течен си, наречена наситен.

Броят на молекули бягство течната повърхност на квадратните елементи в секунда, в зависимост от температурата на течността. Броят на молекули, връщайки се от парата към течността зависи от концентрацията на молекулите на пара и средната скорост на тяхната термична движение, което се определя от температурата на парата. От това следва, че за концентрацията на вещество на молекулите на равновесието на пара течност и пара равновесие се определя от тяхната температура. Създаване на динамично равновесие между процесите на изпаряване и кондензация настъпва при по-високи температури при по-високи концентрации на молекули пара. Тъй като налягането на газ (р), се определя от неговата концентрация и температура, можем да заключим, че наситен P0 налягане на парите на веществото зависи само от температурата и е независимо от обема. Следователно изотерма реални газове в равнина (стр. V) включват хоризонтални части, съответстващи на системата за двуфазна (Фиг. 3.4.1).

Фигура 3.4.1. Изотерми на недвижими газ. Регион I - течност област II - система двуфазна "+ течност наситена пара", област III - газообразно вещество. K - критична точка.

Тъй като температурата се увеличава увеличаване на налягането на парите и плътност и плътност на течността се намалява поради топлинно разширение. Когато температурата на критичната температура TCR на веществото, плътността на пара и течност стане същото. Когато Т> Тсг изчезнат физическите разлики между течността и наситен пара.

Ако изотермично компресиране ненаситени двойки на T

От газообразно състояние на течността може да премине, минаваща регион две фаза. За да направите това, което трябва да направи процеса на заобикаляйки критичната точка К. Една от възможните процеси от този тип е показана на фиг. 3.4.1 ABC наклонена линия.

В атмосферния въздух винаги съдържа водна пара при парциално налягане р. което обикновено е по-малко от наситен P0 налягане на парите. Съотношението на р / p0. изразено като процент, той се нарича относителната влажност.

Ненаситената пара може да бъде теоретично е описано от уравнението на състоянието на идеален газ при нормални ограничения за реални газове: налягане на парата не трябва да бъде твърде голям (почти р ≤ (10 6 -10 7) Ра) и при температура над определена стойност за всяко вещество. За наситена пара могат да се прилагат също така да бъдат апроксимирани идеални закони газове, при условие, че за всяка температура Т p0 наситен парно налягане се определя от ravnovesiyap0 крива (Т) за веществото.

P0 налягане наситена пара се увеличава много бързо с повишаване на температурата Т. Зависимостта на p0 (Т) не може да бъде получена от закона за идеалния газ. Налягането на газа при постоянна концентрация на молекули увеличава в пряка зависимост от температурата. Наситеният парата при по-високи температури, не само увеличава средната кинетичната енергия на молекулите, но също така и тяхната концентрация. Следователно, наситените пари се увеличава налягане с повишаване на температурата по-бързо от идеалното налягане на газа при постоянна концентрация на молекулите.

Изпарение може да се появи не само от повърхността, но и в по-голямата част течността. В течността винаги има малки газови мехурчета. Ако наситен налягане течен пара равно на външното налягане (т.е.. Е. налягането на газа в мехурчета) или надхвърля, течността ще се изпари в мехурчета. Bubbles пълни с пара, се разширяват и да изплуват на повърхността. Този процес се нарича кипене. По този начин, течността започва да кипи при температура, при която нейната наситен парно налягане става равна на външното налягане.

По-специално, при атмосферно налягане, вода кипи при температура от 100 ° С Това означава, че при температура на наситен налягане на водната пара е 1 атм. При повишаването на планината атмосферното налягане намалява и следователно точката на кипене на водата се намалява (от около 1 ° С на височина 300 метра). На височина от 7 km налягане е около 0.4 атм и температурата на кипене понижава до 70 ° С

В запечатан съд да ври не може течност, т.е.. К. температура, при всяка стойност на равновесие между течността и наситен пара. Чрез равновесие крива p0 (Т) може да бъде определена от точката на кипене на течността при различни налягания.

Показано на фиг. 3.4.1 картината изотерми на реален газ описва процесите на изпаряване и кондензация, т. Е. преход фаза между газови и течни фази на материята. В действителност, тази картина е непълна, т.е.. А. От газообразни и течни членки на всяко вещество може да отиде в твърдо състояние. При дадена температура Т е възможно само на термодинамично равновесие между двете фази на един и същ материал на определена стойност на налягането в системата. Зависимостта на налягането температура на фазата на равновесие се нарича крива на равновесие. Един пример е равновесната крива P0 (Т) на наситена пара и течност. Ако равновесни криви между различните фази на изграждане материал в самолета. (P T), те разделят равнина в области, в които съществува вещество в хомогенно състояние на агрегиране - (. Фигура 3.4.2) твърд, течен или газообразен. (Т т.) Криви изобразени в координатна система се наричат ​​равновесие фазова диаграма.

Фигура 3.4.2. Типичен фазова диаграма на вещество. К - критична точка, Т - тройна точка. Регион I - твърдо вещество, област II - течност област III - газообразно вещество.

Curve OT. съответното равновесие между твърдите и газообразни фази, наречен сублимация крива. Крива равновесие TK между течност и пари се нарича крива изпаряване. Това завършва в критична точка К. равновесие на TM крива между твърди и течни нарича крива на топене.

равновесни криви събират в точката, където Т. да съществуват съвместно в трите равновесни фази. Тази точка се нарича тройната точка.

За много вещества, налягането Pp на тройната точка по-малко от 1 атм ≈ 10 5 Ра. Такива материали, когато се загрява при атмосферно налягане за да се стопи. Например, тройната точка на водата има координира Ttr = 273,16 К, РР = 6.02 х 10 2 Pa. Тази точка се използва като еталон за калибриране Келвин абсолютна температура мащаб (вж. §3.2). Има обаче и такива вещества, в които Pp надвишава 1 атм. Така за въглероден диоксид (СО2) налягане Pp = 5.11 атм и температура Ttr = 216,5 K. Следователно, при атмосферно налягане, твърд въглероден диоксид може да съществува само при ниска температура и течни при които р = 1 атм, тя не съществува. В равновесие с пара при атмосферно налягане е въглероден диоксид при температура от 173 К или -80 ° С в твърдо състояние. Той е широко използван "сух лед", който никога не се топи и само се изпарява (сублимира).