Fizika, természetes és egzakt tudományok
Fázisátalakulás. Fizika.
Ha a folyadék a nyitott edényben, fokozatosan elpárolog, azaz bejut a gáz halmazállapotú. Az átmenet az egyik állapotból a másikba az úgynevezett fázisátalakulás. Elpárologtatása folyadékok előfordul bármely hőmérsékleten, de a hőmérséklet növelésével a párolgási sebesség növekszik.
Molekulák a folyadék, valamint a gáz a különböző sebességgel, és, következésképpen, a különböző energiákat, bár az átlagos energia a molekulák állandó hőmérsékleten van határozott értéket. Mindig egy része a molekula energia értéke az átlagosnál nagyobb és néhány kisebb, mint az átlag. Ennek megfelelően, a molekulák sebessége különböző. Minden egyes hőmérsékleten a leggyorsabb molekulák leküzdeni a vonzás a szomszédos molekulák és áttörve a felületi réteg, repülnek túl a folyadékot. Minél magasabb a hőmérséklet, a folyadék, annál gyorsabb a molekulák és a gyorsabb párolgás. A párolgás a folyadék kilépő leggyorsabb molekula. Ezek egy részét tölti energia munka elvégzésére ellen rendszerek esetében a felületi réteg molekuláris vonzóerő. A visszamaradó folyadékot molekulák kevesebb energiát. Így az átlagos energia a molekulák csökken, ezért a folyadékot lehűtjük.
A átmenet a folyadék fázisból a gáznemű rendszerre van szükség, amelyek hőt a hőmérséklet megváltoztatása nélkül a rendszer. Ez a hő a változás a fázisban halmazállapot nevezik látens hője, vagy csak a párolgási hője. Látens hő költenek a bizottság munkáját erőivel szemben vonzás molekulák közötti.
Specifikus párolgási hőt a hőmennyiség korlátozza, amelyet meg kell jelenteni egységnyi tömegű folyadék, amely olyan hőmérsékletű T. alakítani gőzt át ugyanezen a hőmérsékleten. Fajhője folyékony függ a hőmérséklettől és a növekvő hőmérséklettel csökken.
Ha az elpárolgó folyadék nem hagyja, hogy a hőenergiát a külső, majd lehűtjük. Ez a tény alapul csökkentésére szolgáló módszer, hőmérséklet: kényszeríti folyadékot egy edénybe helyezzük falakkal nonconductor, kemény, hogy elpárologjon, lehetséges, hogy jelentősen hűvös.
Fordított párologtatás kondenzációs eljárás kíséretében hő. Látens kondenzációs hő, természetesen, egyenlő a látens párolgási hő.
A bepárlási folyadékok egyik típusú fázisátalakulások. Ezért, a latens párolgási hője is nevezik átmenet és a meleget. A párolgás rejtett hője egy mennyiségi jellemző a kötőerők a folyadék molekulák. Minél nagyobb az erő, annál nagyobb a látens hője.
Tekintsük a gáz kondenzációs folyamatot. Tedd a teszt gázt az edénybe, zárt mozgatható dugattyút. A nyomás mérés mérő van csatlakoztatva az edény (13.). Kihagyva a dugattyút lefelé, csökkentse a hangerőt a gáz által elfoglalt és növeli a gáz nyomása.
Egy meghatározott nyomáson, további növekedés megszűnik, bár a dugattyú tovább ereszkedik. Ebben az időben a tartály falát jelennek folyékony cseppek. További haladás az a dugattyú a növekedése kíséri a folyadék mennyisége, és ezáltal csökkenti a gáz mennyiségét (gőz) a folyadék feletti. Ebben a szelvény jelzi állandó nyomáson. Ez változatlan marad mindaddig, amíg a teljes térfogat alatt a dugattyú nem töltve folyadékkal. Tovább csökkentjük a dugattyú megfelel a kompressziós folyadékot. folyadék tömörítés érhető árán igen nagy a nyomás növelésével. Ez azt jelenti, hogy az összenyomhatósági folyadékok nagyon kicsi.
Az ismertetett tömörítési folyamat gáz és átalakítása folyékony lehet láthatóvá grafikusan (14. ábra). Portion AB megfelel a gáz kompressziós. A B pont elindítja a kondenzációs eljárást megelőzően és mielőtt az SHS pont a térfogatot gázzal töltött, míg a másik rész - a folyadék. A gáz a rész BC telített gőznek hívják. Nyomás megfelelő részét BC meghatározza a gőznyomás vagy telített gőznyomást egy adott hőmérsékleten. gőznyomás növekszik. az oldalon
ABCD - izoterma. Isotherm megfelelő magasabb hőmérséklet magasabb, következésképpen, a telített gőz fenti. Így minden egyes hőmérséklet megfelel annak a speciális telített gőz nyomása.
Ábrázoljuk rövidebb rész CB, és a különbség a mennyiség a gáznemű és folyékony fázisok kevesebb. Ha a gáz hőmérséklete alatt van elhelyezve a dugattyú, hogy növelje úgy, hogy a vízszintes hossza szakasz válik nullával egyenlő, akkor nincs gáz bejut a folyadék, ha a nyomás növekszik. Ez az úgynevezett kritikus hőmérséklet TC. Ha a gáz hőmérsékletre melegítjük, meghaladja a kritikus értéket, nincs nyomás növekedése nem alakíthatók folyékony. Minden egyes anyag esetében, a kritikus hőmérséklet egy meghatározott érték.
A 15. ábra mutatja a valós izotermákat különböző hőmérsékleteken. Az üresen hagyott terület a gáznemű halmazállapot. A kijelölt terület a szaggatott vonal - a halmazállapot a két fázisban - folyadék és a gáz. Az árnyékolt terület - a folyékony fázis. Ez az ábra azt mutatja, hogy az izoterma ahol a különbség a mennyiség a gáznemű és folyékony fázisok nulla. Ez a kritikus izoterma van egy inflexiós pontja K. Ez a pont megfelel egy bizonyos térfogatú, úgynevezett kritikus és VK bizonyos nyomás PK. is nevezik kritikus. Minden anyag, TK. VK, és a PK bizonyos értékeket. A legtöbb anyag ezek mérik és sorolja referencia könyvek fizika. Nitrogén, oxigén, ezek keveréke - a levegő, hidrogén, hélium, - alacsony kritikus hőmérsékletű.
Nitrogén N2 - 147 o C
Oxigén O2 - 119 o C
Hidrogén H2 - 240 o C
Hélium nem - 268 ° C
Ezek a gázok nyerhető folyékony állapotban csak előzetes erős hűtés, hogy a megadott hőmérsékleten.
A víz (H2 O), a kritikus hőmérséklet egyenlő +374 o C, így alakíthatjuk át a szilárd halmazállapotban normál nyomáson hűtés minden 0 ° C hőmérsékletre
Így alatti hőmérsékleten a kritikus anyag létezhet a nyomás függvényében, akár gáznemű, vagy folyékony állapotban, akár egyidejűleg két fázisban: folyékony, és a telített gőz.
forráspontú folyadékok
Ismeretes, hogy minden anyag bizonyos hőmérséklet és a külső nyomás forr. Forráspont folyadékpárologtatással nevezett folyamat nem csak a kitett felületen, hanem a vastagabb, ahol gőz buborékok kezdenek kialakulni. Általában, egy folyékony vagy a falak, a véredényben, amelyben el van helyezve, nem oldja vagy rekedt levegő. A kapott, kis gázbuborékok van töltve telített gőzzel körülvevő folyadék. A gőznyomás abban határozza meg a folyadék hőmérséklete. Ha a folyadék hőmérséklete olyan, hogy a gőznyomás a buborékban kisebb, mint a külső nyomás a buborék növekszik a folyadék feletti. Ezt akadályozza, és a hidrosztatikus nyomás a folyadék feletti oszlop, és a külső nyomás alatt, ahol van egy folyadék. Itt a külső nyomás, és meghatározza az egyensúlyi állapot a buborék. Ha a külső nyomás növeli, a buborék zsugorodik. Ha csökkenti - a növekedés.
Hagyja, hogy a külső nyomás nem változik, de a hőmérséklet emelkedésével. Amikor a folyadék hőmérséklete elér egy értéket, amelynél a rugalmasságát annak telített gőz egyenlővé válik a külső nyomás, a gőznyomás a buborék belsejében is egyenlő a külső. További hőmérséklet-emelkedés vezet az a tény, hogy a gőz a buborékon belül nyomást meghaladja a külső, a buborék kezd emelkedni, és lebegnek a elérje a felszínt, hogy burst, gőznek.
A folyadék elkezd párolog nemcsak a felületét, hanem a felület belsejében buborékok a folyadék: folyadék forrni kezd. Így a folyadék forrni, szükséges, hogy annak a hőmérsékletét olyan érték, amelynél a rugalmasságát annak telített gőz egyenlő a külső nyomással, pontosabban valamivel nagyobb.
Magától értetődik, hogy a nagysága a külső folyadék nyomás függ a forráspontja. Növelésével a külső nyomás, a forráspontja csökkenésével növekszik - csökken. Víz normál körülmények között, azaz a légköri nyomáson 760 Hgmm. Art. (Vagy 1,05 x 10 5 Pa) hőmérsékleten forr 100 o C. Ha alacsonyabb nyomású 10 Hgmm. Art. akkor a víz forrni csak 12 o C-on növelésével a külső nyomást a 15 atm, a víz forrni kezd, 200 ° C-on a buborékok által kialakított forró folyadék, legkönnyebben előfordulnak légbuborékok normálisan jelen van a folyadék és általában tapadó, hogy a falak hajó .
A légbuborékok a központja, amely körül forráspontja kezdődik. Fluid levegő nélkül, túlmelegedhet, azaz fölé melegítjük forráspontja nélkül főtt. Ha ez a túlhevített folyadék belépését bármilyen szilárd részecskék, amelyek felületére ragasztjuk a levegő, akkor azonnal elkezdi forrni, míg a hőmérséklet lecsökken, hogy a forráspontja. Forráspont túlhevített folyadék lép fel nagyon gyorsan a kibocsátást a nagy mennyiségű folyadék és gőz. Ahhoz, hogy a folyadék túlmelegedés nem fordul elő egy hajó egy melegített folyadékot bevezetjük kapilláris cső, amelynek belsejében a légbuborékok könnyen maradnak.
Bepárlásával szilárd anyagok
Párolgás zajlik nemcsak a folyadék felszínén. A szilárd test elpárolog. A párolgási folyamat az úgynevezett szilárd szublimációs vagy szublimálással. Szilárd formában illékony molekulákból felett felületén párokat ugyanolyan módon, mint ez alatt történik a folyadék elpárolgása. Bizonyos gőznyomás és a hőmérséklet, és a szilárd anyagot egyensúlyban lehetnek. Ez a telített gőz. Telített gőz, mint abban az esetben a folyékony függ a hőmérséklettől, növekszik növekvő és csökkenő, amikor lesüllyeszti. A telített gőznyomása szokásos hőmérsékleten szilárd, nagyon kicsi. Jó párolgó jég szilárd. Nedves mosodai lógott ki a hideg, első fagyasztott, azaz a fagyasztott víz jég, majd bepároljuk, és a ruhanemű száraz.