Molekularna fizika. Zasićeni i nezasićeni parovi

Ulaznica br. 1

Zasićena para.

Ako je posuda s tekućinom dobro zatvorena, količina tekućine će se prvo smanjiti, a zatim ostati konstantna. Pri konstantnoj temperaturi, sistem tekućina-para će doći u stanje termičke ravnoteže i ostat će u njemu koliko god se želi. Istovremeno sa procesom isparavanja dolazi i do kondenzacije, oba procesa se u prosjeku međusobno kompenziraju.

U prvom trenutku, nakon što se tečnost ulije u posudu i zatvori, tečnost će ispariti i gustina pare iznad nje će se povećati. Međutim, u isto vrijeme će se povećati broj molekula koji se vraćaju u tekućinu. Što je veća gustina pare, to veći broj njegovi molekuli se vraćaju u tečnost. Kao rezultat toga, u zatvorenoj posudi na konstantnoj temperaturi uspostavit će se dinamička (mobilna) ravnoteža između tekućine i pare, tj. broj molekula koji napuštaju površinu tekućine u određenom vremenskom periodu bit će u prosjeku jednak na broj molekula pare koji se vraćaju u tečnost za isto vreme.

Para koja je u dinamičkoj ravnoteži sa svojom tekućinom naziva se zasićena para. Ova definicija naglašava da u dati volumen Na datoj temperaturi ne može biti više pare.

Pritisak zasićene pare.

Šta će se dogoditi sa zasićenom parom ako se smanji volumen koji zauzima? Na primjer, ako komprimirate paru koja je u ravnoteži sa tekućinom u cilindru ispod klipa, održavajući temperaturu sadržaja cilindra konstantnom.

Kada se para komprimira, ravnoteža će početi da se narušava. U početku će se gustina pare malo povećati i veći broj molekula će početi da se kreće iz gasa u tečnost nego iz tečnosti u gas. Uostalom, broj molekula koji napuštaju tekućinu u jedinici vremena ovisi samo o temperaturi, a kompresija pare ne mijenja taj broj. Proces se nastavlja sve dok se ponovo ne uspostave dinamička ravnoteža i gustina pare, te stoga koncentracija njegovih molekula poprima prethodne vrijednosti. Posljedično, koncentracija zasićenih molekula pare na konstantnoj temperaturi ne ovisi o njenoj zapremini.

Pošto je pritisak proporcionalan koncentraciji molekula (p=nkT), iz ove definicije sledi da pritisak zasićene pare ne zavisi od zapremine koju zauzima.

Pritisak p n.p. para u kojoj je tečnost u ravnoteži sa svojom parom naziva se pritisak zasićene pare.

Zavisnost pritiska zasićene pare o temperaturi

Stanje zasićene pare, kako iskustvo pokazuje, približno se opisuje jednadžbom stanja idealan gas, a njegov pritisak je određen formulom

Kako temperatura raste, pritisak raste. Pošto pritisak zasićene pare ne zavisi od zapremine, zavisi samo od temperature.

Međutim, zavisnost p.n. iz T, utvrđeno eksperimentalno, nije direktno proporcionalno, kao kod idealnog plina pri konstantnoj zapremini. Kako temperatura raste, pritisak prave zasićene pare raste brže

od pritiska idealnog gasa (sl. presjek krive 12). Zašto se ovo dešava? Kada se tečnost zagreje u zatvorenoj posudi, deo tečnosti se pretvara u paru. Kao rezultat toga, prema formuli P = nkT, pritisak zasićene pare raste ne samo zbog povećanja temperature tečnosti, ali isto tako

zbog povećanja koncentracije molekula (gustine) pare. U osnovi, povećanje tlaka s povećanjem temperature određuje se upravo povećanjem koncentracije.

(Glavna razlika u ponašanju idealnog gasa i zasićene pare je da kada se temperatura pare u zatvorenoj posudi promeni (ili kada se zapremina promeni na konstantnoj temperaturi), masa pare se menja. Tečnost se delimično okreće. u paru, ili, obrnuto, para se djelimično kondenzira C Ništa slično se ne događa u idealnom plinu.)

Kada sva tečnost ispari, para će prestati da bude zasićena daljim zagrevanjem i njen pritisak pri konstantnoj zapremini će porasti u direktnoj proporciji sa apsolutnom temperaturom (vidi sliku, deo krivulje 23).

Kipuće.

Vrenje je intenzivan prijelaz tvari iz tekućeg u plinovito stanje, koji se odvija u cijeloj zapremini tečnosti (a ne samo na njenoj površini). (Kondenzacija je obrnut proces.)

Kako temperatura tečnosti raste, brzina isparavanja se povećava. Konačno, tečnost počinje da ključa. Prilikom ključanja u cijelom volumenu tekućine formiraju se brzo rastući mjehurići pare, koji isplivaju na površinu. Tačka ključanja tečnosti ostaje konstantna. To se događa zato što se sva energija dovedena u tečnost troši pretvarajući je u paru.

Tečnost uvek sadrži otopljene gasove koji se oslobađaju na dnu i zidovima posude, kao i na česticama prašine suspendovanim u tečnosti, koje su centri isparavanja. Tečne pare unutar mehurića su zasićene. Kako temperatura raste, pritisak zasićene pare se povećava i mjehurići se povećavaju u veličini. Pod uticajem sile plutanja plutaju prema gore. Ako gornji slojevi tečnosti imaju više niske temperature, tada dolazi do kondenzacije pare u mjehurićima u ovim slojevima. Pritisak brzo opada i mjehurići kolabiraju. Kolaps se dešava tako brzo da se zidovi mjehura sudare i proizvode nešto poput eksplozije. Mnoge takve mikro eksplozije stvaraju karakterističnu buku. Kada se tečnost dovoljno zagrije, mjehurići će prestati da se urušavaju i isplivaju na površinu. Tečnost će proključati. Pažljivo gledajte čajnik na šporetu. Videćete da skoro prestaje da proizvodi buku pre nego što proključa.

Ovisnost pritiska zasićene pare o temperaturi objašnjava zašto tačka ključanja tečnosti zavisi od pritiska na njenoj površini. Mjehur pare može rasti kada pritisak zasićene pare u njemu malo premaši pritisak u tečnosti, što je zbir pritiska vazduha na površini tečnosti (vanjski pritisak) i hidrostatskog pritiska stuba tečnosti.

Vrenje počinje na temperaturi na kojoj je pritisak zasićene pare u mjehurićima jednak pritisku u tekućini.

Što je veći vanjski pritisak, to je viša tačka ključanja.

Suprotno tome, smanjenjem vanjskog pritiska, snižavamo tačku ključanja. Pumpanjem zraka i vodene pare iz tikvice, možete učiniti da voda proključa na sobnoj temperaturi.

Svaka tečnost ima svoju tačku ključanja (koja ostaje konstantna dok sva tečnost ne proključa), što zavisi od pritiska njene zasićene pare. Što je veći pritisak zasićene pare, niža je tačka ključanja tečnosti.

Specifična toplota isparavanja.

Do ključanja dolazi uz apsorpciju topline.

Većina isporučene topline troši se na razbijanje veza između čestica tvari, a ostatak - na rad koji se obavlja tijekom širenja pare.

Kao rezultat toga, energija interakcije između čestica pare postaje veća nego između čestica tekućine, pa je unutrašnja energija pare veća od unutrašnje energije tekućine na istoj temperaturi.

Količina toplote potrebna za pretvaranje tečnosti u paru tokom procesa ključanja može se izračunati pomoću formule:

gdje je m masa tečnosti (kg),

L - specifična toplota isparavanja (J/kg)

Specifična toplota isparavanja pokazuje koliko je toplote potrebno da se 1 kg date supstance pretvori u paru na tački ključanja. Jedinica specifične toplote isparavanja u SI sistemu:

[L] = 1 J/kg

Vlažnost vazduha i njeno merenje.

Gotovo uvijek postoji određena količina vodene pare u zraku oko nas. Vlažnost zraka ovisi o količini vodene pare koja se u njemu nalazi.

Vlažan vazduh sadrži veći procenat molekula vode od suvog vazduha.

Od velike važnosti relativna vlažnost zraka, poruke o kojima se svakodnevno čuju u izvještajima o vremenskoj prognozi.

O
Relativna vlažnost je odnos gustine vodene pare sadržane u vazduhu i gustine zasićene pare na datoj temperaturi, izražen u procentima. (pokazuje koliko je vodena para u zraku blizu zasićenosti)

Tačka rose

Suvoća ili vlažnost zraka ovisi o tome koliko je njegova vodena para blizu zasićenosti.

Ako se vlažan vazduh ohladi, para u njemu se može dovesti do zasićenja, a zatim će se kondenzovati.

Znak da je para postala zasićena je pojava prvih kapi kondenzovane tečnosti - rose.

Temperatura na kojoj para u zraku postaje zasićena naziva se tačka rose.

Tačka rose takođe karakteriše vlažnost vazduha.

Primjeri: rosa koja pada ujutro, zamagljivanje hladnog stakla ako udišete na njega, stvaranje kapi vode na cijevi za hladnu vodu, vlaga u podrumima kuća.

Za mjerenje vlažnosti zraka koriste se mjerni instrumenti - higrometri. Postoji nekoliko vrsta higrometara, ali glavni su vlasni i psihrometrijski. Pošto je teško direktno izmeriti pritisak vodene pare u vazduhu, relativna vlažnost se meri indirektno.

Poznato je da brzina isparavanja zavisi od relativne vlažnosti vazduha. Što je niža vlažnost vazduha, to lakše isparava vlaga.

IN Psihrometar ima dva termometra. Jedna je obična, zove se suva. Mjeri temperaturu okolnog zraka. Sijalica drugog termometra je umotana u fitilj od tkanine i stavljena u posudu s vodom. Drugi termometar ne pokazuje temperaturu vazduha, već temperaturu mokrog fitilja, pa otuda i naziv mokri termometar. Što je niža vlažnost zraka, to intenzivnije isparava vlaga iz fitilja, što se veća količina topline u jedinici vremena odvodi od navlaženog termometra, to su njegova očitanja niža, dakle, veća je razlika u očitanjima suhog i navlaženi termometri = 100°C i specifične karakteristike stanja bogat tečno i suho bogat par v"=0,001 v""=1,7 ... mokro zasićene pare sa stepenom suvoće Izračunavamo ekstenzivne karakteristike mokrog bogat par od strane...

Kako temperatura raste, pritisak raste. Jer Pritisak zasićene pare ne zavisi od zapremine, dakle zavisi samo od temperature.
Međutim, zavisnost r n.p. od T, nađeno eksperimentalno, nije direktno proporcionalno, kao kod idealnog gasa pri konstantnoj zapremini. Sa povećanjem temperature, pritisak prave zasićene pare raste brže od pritiska idealnog gasa ( Fig.11.1, dio krive AB). Ovo postaje očigledno ako kroz tačke povučemo izohore idealnog gasa A I IN

(isprekidane linije). Zašto se ovo dešava? Kada se tečnost zagreje u zatvorenoj posudi, deo tečnosti se pretvara u paru. Kao rezultat, prema formuli (11.1). U osnovi, povećanje tlaka s povećanjem temperature određuje se upravo povećanjem koncentracije. Glavna razlika u ponašanju idealnog gasa i zasićene pare je da kada se temperatura pare u zatvorenoj posudi promeni (ili kada se zapremina promeni pri konstantnoj temperaturi), masa pare se menja. Tečnost se delimično pretvara u paru, ili, naprotiv, para se delimično kondenzuje. Ništa slično se ne dešava sa idealnim gasom.
Kada sva tečnost ispari, para će prestati da bude zasićena daljim zagrijavanjem i njen pritisak pri konstantnoj zapremini će porasti direktno proporcionalno apsolutnoj temperaturi (vidi. Fig.11.1, dio krive Ned).
Kada sva tečnost ispari, para će prestati da bude zasićena daljim zagrevanjem i njen pritisak pri konstantnoj zapremini će porasti u direktnoj proporciji sa apsolutnom temperaturom (vidi sliku, deo krivulje 23). Kako temperatura tečnosti raste, brzina isparavanja se povećava. Konačno, tečnost počinje da ključa. Prilikom ključanja u cijelom volumenu tekućine formiraju se brzo rastući mjehurići pare, koji isplivaju na površinu. Tačka ključanja tečnosti ostaje konstantna. To se događa zato što se sva energija dovedena u tečnost troši pretvarajući je u paru. Pod kojim uslovima počinje ključanje?
Tečnost uvek sadrži otopljene gasove koji se oslobađaju na dnu i zidovima posude, kao i na česticama prašine suspendovanim u tečnosti, koje su centri isparavanja. Tečne pare unutar mehurića su zasićene. Kako temperatura raste, pritisak zasićene pare se povećava i mjehurići se povećavaju u veličini. Pod uticajem sile plutanja plutaju prema gore. Ako gornji slojevi tekućine imaju nižu temperaturu, tada dolazi do kondenzacije pare u mjehurićima u ovim slojevima. Pritisak brzo opada i mjehurići kolabiraju. Do kolapsa dolazi tako brzo da se zidovi mjehura sudaraju, stvarajući nešto poput eksplozije. Mnoge takve mikro eksplozije stvaraju karakterističnu buku. Kada se tečnost dovoljno zagrije, mjehurići će prestati da se urušavaju i isplivaju na površinu.
Tečnost će proključati. Pažljivo gledajte čajnik na šporetu. Videćete da skoro prestaje da proizvodi buku pre nego što proključa.
Obratimo pažnju na to da se isparavanje tečnosti dešava na temperaturama ispod tačke ključanja, a samo sa površine tečnosti tokom ključanja dolazi do stvaranja pare po celoj zapremini tečnosti.
Vrenje počinje na temperaturi na kojoj je pritisak zasićene pare u mjehurićima jednak pritisku u tekućini.
Što je veći vanjski pritisak, to je viša tačka ključanja. Dakle, u parnom kotlu pri pritisku koji dostiže 1,6 10 6 Pa, voda ne ključa ni na temperaturi od 200 ° C. U medicinskim ustanovama u hermetički zatvorenim posudama - autoklavima ( Sl.11.2) do ključanja vode dolazi i pri povišenom pritisku. Zbog toga je tačka ključanja tečnosti mnogo viša od 100°C. Autoklavi se koriste za sterilizaciju hirurških instrumenata itd.

i obrnuto, smanjenjem vanjskog pritiska, snižavamo na taj način tačku ključanja. Pumpanjem zraka i vodene pare iz tikvice, možete učiniti da voda proključa na sobnoj temperaturi ( Fig.11.3 ). Prilikom penjanja na planine atmosferski pritisak

smanjuje, pa se smanjuje tačka ključanja. Na nadmorskoj visini od 7134 m (Lenjinov vrh na Pamiru) pritisak je približno 4 10 4 Pa ​​(300 mm Hg). Tamo voda ključa na oko 70°C. Nemoguće je kuvati meso u ovim uslovima.
Svaka tečnost ima svoju tačku ključanja, koja zavisi od pritiska njene zasićene pare. Što je veći pritisak zasićene pare, to je niža tačka ključanja tečnosti, jer na nižim temperaturama pritisak zasićene pare postaje jednak atmosferskom pritisku. Na primjer, pri tački ključanja od 100°C, pritisak zasićene pare vode je 101,325 Pa (760 mm Hg), a pritisak živine pare je samo 117 Pa (0,88 mm Hg). Živa ključa na temperaturi od 357°C pri normalnom pritisku.

Tečnost ključa kada pritisak njene zasićene pare postane jednak pritisku unutar tečnosti.

Kada se para komprimira, ravnoteža će početi da se narušava. U početku će se gustina pare malo povećati i veći broj molekula će početi da se kreće iz gasa u tečnost nego iz tečnosti u gas. Na kraju krajeva, broj molekula koji napuštaju tekućinu u jedinici vremena ovisi samo o temperaturi, a kompresija pare ne mijenja taj broj. Proces se nastavlja sve dok se ponovo ne uspostavi dinamička ravnoteža i gustina pare, te stoga koncentracija njegovih molekula poprima svoju prethodnu vrijednost. stoga, koncentracija molekula zasićene pare na konstantnoj temperaturi ne zavisi od njenog volumena.

Pošto je pritisak proporcionalan koncentraciji molekula (str = nkT), onda iz ove definicije proizilazi da pritisak zasićene pare ne zavisiot zapremine koju zauzima.

Pritisak pare, u kojoj je tekućina u ravnoteži sa svojom parom naziva se tlak zasićene pare.

• Nezasićena para.

Koristili smo riječi mnogo puta gas I pare. Ne postoji suštinska razlika između gasa i pare. Ali ako se pri konstantnoj temperaturi plin može jednostavnom kompresijom pretvoriti u tekućinu, tada ga nazivamo para, tačnije, nezasićena para.

• Zavisnost pritiska zasićene pare o temperaturi.

Stanje zasićene pare, kako iskustvo kaže, približno je opisano jednadžbom stanja idealnog gasa, a njen pritisak je određen formulom

Kako temperatura raste, pritisak raste. Jer d Pritisak zasićenpare ne zavisi od zapremine,to samo zavisina temperaturi.

Međutim, ova zavisnost usta), eksperimentalno utvrđeno nije direktno proporcionalno, kao kod idealnog gasa pri konstantnoj zapremini. Sa povećanjem temperature, pritisak zasićene pare raste brže od pritiska idealnog gasa (slika 30, deo krive AB). Ovo postaje posebno očigledno ako kroz tačku povučemo izohoru Ovo postaje očigledno ako kroz tačke povučemo izohore idealnog gasa(isprekidana linija) Zašto se ovo dešava?

Kada se tečnost zagreje u zatvorenoj posudi, deo tečnosti se pretvara u paru. Kao rezultat, prema formuli
pritisak zasićena para raste ne samo zbog porasta temperature tečnosti, ali i zbog povećanog koncentracija molekula (gustina ness) par . U osnovi, povećanje tlaka s povećanjem temperature određuje se upravo povećanjem koncentracije. Glavna razlika u ponašanju idealnog gasa i zasićene pare je da kada se temperatura pare u zatvorenoj posudi promeni (ili kada se zapremina promeni pri konstantnoj temperaturi), masa pare se menja. Tečnost se delimično pretvara u paru ili, naprotiv, para se delimično kondenzuje. Kada sva tečnost ispari, para će prestati da bude zasićena daljim zagrevanjem i njen pritisak pri konstantnoj zapremini će porasti direktno proporcionalno apsolutnoj temperaturi (vidi sliku 30, odeljak Sunce).

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 zasićene.

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 se povećava, a masa tečnosti smanjuje (deo tečnosti se pretvara u paru kada se zapremina smanjuje, para postaje manja, a tečnost postaje veća (deo pare se pretvara u paru); 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, a svi plinski zakoni su dobijeni 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 se razlika između tečnosti i njene zasićene pare izglađuje i na dovoljno visokoj temperaturi 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 se iz gasa formirala tečnost, prosječna potencijalna energija privlačenja molekula mora premašiti njihovu prosječnu kinetičku energiju.

Kritična temperatura – maksimalna temperatura, u kojoj se para pretvara u tečnost. Kritična temperatura ovisi o potencijalnoj energiji interakcije između molekula i stoga je različita za različite plinove. Zbog snažne interakcije molekula vode, vodena para se može pretvoriti u vodu čak i na temperaturama 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 i, shodno tome, prosječna potencijalna energija njihove interakcije se povećava.

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; 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

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 osjećaj vlage.

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 temperatura vazduha viša, to mora biti veća gustina i pritisak vodene pare u vazduhu da bi on bio zasićen.

Poznavajući relativnu 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, snižavanjem njegove temperature.

Normalna relativna vlažnost vazduha, najpovoljnija za čoveka, je 40 - 60%. Velika vrijednost ima znanje o vlažnosti u meteorologiji za predviđanje vremena. U tkalačkoj i konditorskoj proizvodnji potrebna je određena vlažnost zraka za normalan tok procesa. 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 čvrsto tijelo zagrije, povećava se kinetička energija vibrirajućih molekula i, shodno tome, amplituda 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 njihovog ravnotežnog položaja. Na određenoj temperaturi, tzv temperatura skrućivanja (kristalizacije), svi molekuli se nađu 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.

Za veliki broj tvari, pri topljenju, 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 kristalne rešetke. 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 na čvrstu supstancu odražava se u tački topljenja ove tvari. Za one materije koje se pri topljenju šire, povećanje spoljašnjeg pritiska dovodi do povećanja temperature topljenja, jer komplikuje proces topljenja. Ako se tvari stisnu tijekom taljenja, onda za njih povećanje vanjskog tlaka dovodi do smanjenja temperature topljenja, jer pomaže u procesu topljenja. Samo veoma veliko uvećanje pritisak značajno 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.

Isparavanje tečnosti. Zasićeni i nezasićeni parovi. Pritisak zasićene pare. Vlažnost vazduha.

Isparavanje- isparavanje koje se javlja na bilo kojoj temperaturi sa slobodne površine tečnosti. Neravnomjerna raspodjela kinetičke energije molekula na termičko kretanje dovodi do toga da na bilo kojoj temperaturi kinetička energija nekih molekula tekućine odn solidan može premašiti potencijalna energija njihove veze sa drugim molekulima. Više kinetička energija molekuli imaju veliku brzinu, a temperatura tijela ovisi o brzini kretanja njegovih molekula, stoga je isparavanje praćeno hlađenjem tekućine. Brzina isparavanja zavisi od: otvorene površine, temperature i koncentracije molekula u blizini tečnosti.

Kondenzacija- proces prelaska supstance iz gasovitog u tečno stanje.

Isparavanje tekućine u zatvorenoj posudi na konstantnoj temperaturi dovodi do postepenog povećanja koncentracije molekula isparljive tvari u plinovitom stanju. Neko vrijeme nakon početka isparavanja, koncentracija tvari u plinovitom stanju dostići će vrijednost pri kojoj broj molekula koji se vraćaju u tekućinu postaje jednak broju molekula koji napuštaju tekućinu za isto vrijeme. Uspostavlja se dinamička ravnoteža između procesa isparavanja i kondenzacije tvari. Tvar u plinovitom stanju koja je u dinamičkoj ravnoteži s tekućinom naziva se zasićena para. (Para je skup molekula koji napuštaju tečnost tokom procesa isparavanja.) Para pod pritiskom ispod zasićenog naziva se nezasićena.

Zbog stalnog isparavanja vode sa površina rezervoara, tla i vegetacije, kao i disanja ljudi i životinja, atmosfera uvijek sadrži vodenu paru. Dakle, atmosferski pritisak je zbir pritiska suvog vazduha i vodene pare sadržane u njemu. Pritisak vodene pare će biti maksimalan kada je vazduh zasićen parom. Zasićena para, za razliku od nezasićene pare, ne poštuje zakone idealnog gasa. Dakle, pritisak zasićene pare ne zavisi od zapremine, već zavisi od temperature. Ova zavisnost se ne može izraziti jednostavnom formulom, stoga su na osnovu eksperimentalnog istraživanja zavisnosti pritiska zasićene pare od temperature sastavljene tabele iz kojih se može odrediti njegov pritisak na različitim temperaturama.

Pritisak vodene pare u vazduhu na datoj temperaturi naziva se apsolutna vlažnost ili pritisak vodene pare. Kako je pritisak pare proporcionalan koncentraciji molekula, možemo odrediti apsolutna vlažnost kao gustina vodene pare u vazduhu na datoj temperaturi, izražena u kilogramima po kubnom metru (p).

Većina pojava uočena u prirodi, kao što su brzina isparavanja, sušenje razne supstance, uvenuće biljaka, ne zavisi od količine vodene pare u vazduhu, već od toga koliko je ta količina bliska zasićenju, odnosno relativnoj vlažnosti, koja karakteriše stepen zasićenosti vazduha vodenom parom. Na niskim temperaturama i visoka vlažnost Prijenos topline se povećava i osoba postaje pothlađena. At visoke temperature i vlažnost, prijenos topline, naprotiv, naglo se smanjuje, što dovodi do pregrijavanja tijela. Najpovoljnija za ljude u srednjim klimatskim geografskim širinama je relativna vlažnost od 40-60%. Relativna vlažnost je odnos gustine vodene pare (ili pritiska) u vazduhu na datoj temperaturi prema gustini (ili pritisku) vodene pare na istoj temperaturi, izražen u procentima, tj.

Relativna vlažnost uveliko varira. Štaviše, dnevna varijacija relativne vlažnosti je inverzna dnevni ciklus temperaturu. Tokom dana, s porastom temperature i, posljedično, s povećanjem pritiska zasićenja, relativna vlažnost opada, a noću raste. Ista količina vodene pare može ili zasititi ili ne zasititi vazduh. Snižavanjem temperature zraka, para u njemu može se dovesti do zasićenja. Tačka rose je temperatura na kojoj para u zraku postaje zasićena. Kada se dostigne tačka rose u vazduhu ili na predmetima sa kojima dolazi u kontakt, vodena para počinje da se kondenzuje. Za određivanje vlažnosti zraka koriste se instrumenti koji se nazivaju higrometri i psihrometri.