Molekulaarfüüsika. Küllastunud ja küllastumata paarid

Pilet nr 1

Küllastunud aur.

Kui vedelikuga anum on tihedalt suletud, väheneb vedeliku kogus esmalt ja jääb seejärel samaks. Konstantsel temperatuuril jõuab vedelik-aurusüsteem termilise tasakaalu olekusse ja püsib selles nii kaua, kui soovitakse. Samaaegselt aurustumisprotsessiga toimub ka kondenseerumine, mõlemad protsessid keskmiselt kompenseerivad üksteist.

Esimesel hetkel, pärast vedeliku anumasse valamist ja sulgemist, vedelik aurustub ja aurutihedus selle kohal suureneb. Kuid samal ajal suureneb vedelikku tagasi pöörduvate molekulide arv. Mida suurem on aurutihedus, seda suurem arv selle molekulid naasevad vedelikku. Selle tulemusena tekib suletud anumas konstantsel temperatuuril vedeliku ja auru vahel dünaamiline (liikuv) tasakaal, st teatud aja jooksul vedeliku pinnalt lahkuvate molekulide arv on keskmiselt võrdne sama aja jooksul vedelikku tagasi pöörduvate aurumolekulide arvule.

Auru, mis on vedelikuga dünaamilises tasakaalus, nimetatakse küllastunud auruks. See määratlus rõhutab, et in antud maht Teatud temperatuuril ei saa enam auru olla.

Küllastunud aururõhk.

Mis juhtub küllastunud auruga, kui selle ruumala väheneb? Näiteks kui surute kokku kolvi all olevas silindris vedelikuga tasakaalus auru, hoides silindri sisu temperatuuri konstantsena.

Kui aur on kokku surutud, hakkab tasakaal häiruma. Alguses suureneb aurutihedus veidi ja suurem arv molekule hakkab liikuma gaasist vedelikku kui vedelikust gaasi. Sõltub ju vedelikust väljuvate molekulide arv ajaühikus ainult temperatuurist ja auru kokkusurumine seda arvu ei muuda. Protsess jätkub, kuni dünaamiline tasakaal ja aurutihedus saavutatakse uuesti ning seetõttu omandab selle molekulide kontsentratsioon varasemad väärtused. Järelikult ei sõltu küllastunud auru molekulide kontsentratsioon konstantsel temperatuuril selle mahust.

Kuna rõhk on võrdeline molekulide kontsentratsiooniga (p=nkT), siis sellest definitsioonist järeldub, et küllastunud auru rõhk ei sõltu selle poolt hõivatud mahust.

Surve p n.p. aururõhku, mille juures vedelik on oma auruga tasakaalus, nimetatakse küllastunud auru rõhuks.

Küllastunud auru rõhu sõltuvus temperatuurist

Nagu kogemus näitab, kirjeldatakse küllastunud auru olekut ligikaudu olekuvõrrandiga ideaalne gaas, ja selle rõhk määratakse valemiga

Kui temperatuur tõuseb, suureneb rõhk. Kuna küllastunud auru rõhk ei sõltu mahust, sõltub see seetõttu ainult temperatuurist.

Kuid sõltuvus p.n. katseliselt leitud T-st ei ole otseselt proportsionaalne, nagu konstantse ruumala ideaalses gaasis. Temperatuuri tõustes suureneb reaalse küllastunud auru rõhk kiiremini kui ideaalse gaasi rõhk (joon. kõvera 12 lõik). Miks see juhtub?

Kui vedelikku kuumutatakse suletud anumas, muutub osa vedelikust auruks. Selle tulemusena suureneb küllastunud auru rõhk valemi P = nkT kohaselt mitte ainult vedeliku temperatuuri tõusu tõttu, aga ka auru molekulide kontsentratsiooni (tiheduse) suurenemise tõttu. Põhimõtteliselt määrab rõhu suurenemise temperatuuri tõusuga täpselt kontsentratsiooni suurenemine.

(Põhiline erinevus ideaalse gaasi ja küllastunud auru käitumises seisneb selles, et kui auru temperatuur suletud anumas muutub (või kui ruumala muutub konstantsel temperatuuril), muutub auru mass. Vedelik pöördub osaliselt auruks või, vastupidi, aur osaliselt kondenseerub. C Ideaalses gaasis midagi sellist ei juhtu.)

Kui kogu vedelik on aurustunud, lakkab aur edasisel kuumutamisel küllastumast ja selle rõhk konstantsel ruumalal suureneb otseselt proportsionaalselt absoluutse temperatuuriga (vt joonis kõvera 23 osa).

Keetmine.

Keemine on aine intensiivne üleminek vedelikust gaasilisse olekusse, mis toimub kogu vedeliku mahus (ja mitte ainult selle pinnalt). (Kondensatsioon on vastupidine protsess.)

Vedeliku temperatuuri tõustes suureneb aurustumiskiirus. Lõpuks hakkab vedelik keema. Keemisel tekivad kogu vedeliku mahus kiiresti kasvavad aurumullid, mis hõljuvad pinnale. Vedeliku keemistemperatuur jääb konstantseks. See juhtub seetõttu, et kogu vedelikule tarnitud energia kulutatakse selle muutmiseks auruks.

Millistel tingimustel keemine algab?

Vedelik sisaldab alati lahustunud gaase, mis eralduvad anuma põhjas ja seintes, samuti vedelikus hõljuvatel tolmuosakestel, mis on aurustumiskeskused. Mullide sees olevad vedelikuaurud on küllastunud. Temperatuuri tõustes suureneb küllastunud auru rõhk ja mullide suurus. Ujuva jõu mõjul hõljuvad nad ülespoole. Kui ülemistes vedelikukihtides on rohkem madal temperatuur, siis tekib nendes kihtides mullidena auru kondenseerumine. Rõhk langeb kiiresti ja mullid kukuvad kokku. Kokkuvarisemine toimub nii kiiresti, et mulli seinad põrkuvad kokku ja tekitavad midagi plahvatuse sarnast. Paljud sellised mikroplahvatused tekitavad iseloomuliku müra. Kui vedelik soojeneb piisavalt, lõpetavad mullid kokkuvarisemise ja ujuvad pinnale. Vedelik läheb keema. Jälgige hoolikalt pliidil olevat veekeetjat. Avastate, et see peaaegu lõpetab müra enne keema hakkamist.

Küllastunud auru rõhu sõltuvus temperatuurist selgitab, miks vedeliku keemistemperatuur sõltub rõhust selle pinnal. Aurumull võib kasvada, kui selle sees oleva küllastunud auru rõhk ületab veidi vedeliku rõhku, mis on vedeliku pinnal oleva õhurõhu (välisrõhu) ja vedelikusamba hüdrostaatilise rõhu summa.

Keetmine algab temperatuuril, mille juures küllastunud auru rõhk mullides on võrdne rõhuga vedelikus.

Mida suurem on välisrõhk, seda kõrgem on keemispunkt.

Ja vastupidi, vähendades välist rõhku, alandame seeläbi keemistemperatuuri. Kolvist õhku ja veeauru välja pumbates saad vee toatemperatuuril keema panna.

Igal vedelikul on oma keemistemperatuur (mis jääb konstantseks, kuni kogu vedelik on ära keenud), mis sõltub selle küllastunud auru rõhust. Mida kõrgem on küllastunud auru rõhk, seda madalam on vedeliku keemistemperatuur.

Aurustumise erisoojus.

Keemine toimub soojuse neeldumisel.

Suurem osa tarnitud soojusest kulub aineosakeste vaheliste sidemete purustamiseks, ülejäänu - auru paisumisel tehtavale tööle.

Selle tulemusena muutub auruosakeste interaktsioonienergia suuremaks kui vedelate osakeste vahel, seega on auru siseenergia suurem kui vedeliku siseenergia samal temperatuuril.

Keemisprotsessi ajal vedeliku auruks muutmiseks vajaliku soojushulga saab arvutada järgmise valemi abil:

kus m on vedeliku mass (kg),

L - erisoojus (J/kg)

Aurustumise erisoojus näitab, kui palju soojust on vaja 1 kg antud aine muundamiseks keemistemperatuuril auruks. Aurustumise erisoojuse ühik SI-süsteemis:

[L] = 1 J/kg

Õhuniiskus ja selle mõõtmine.

Meid ümbritsevas õhus on peaaegu alati mingi kogus veeauru. Õhuniiskus sõltub selles sisalduva veeauru hulgast.

Niiske õhk sisaldab rohkem veemolekule kui kuiv õhk.

Suure tähtsusega suhteline niiskusõhk, mille kohta kuuleb teateid iga päev ilmateadetes.

KOHTA
Suhteline õhuniiskus on õhus sisalduva veeauru tiheduse ja küllastunud auru tiheduse suhe antud temperatuuril, väljendatuna protsentides. (näitab, kui lähedal on veeaur õhus küllastumisele)

Kastepunkt

Õhu kuivus või niiskus sõltub sellest, kui lähedal on selle veeaur küllastumisele.

Kui niiske õhk jahutatakse, saab selles sisalduva auru küllastuda ja seejärel see kondenseerub.

Märk, et aur on küllastunud, on kondenseerunud vedeliku - kaste - esimeste tilkade ilmumine.

Temperatuuri, mille juures aur õhus küllastub, nimetatakse kastepunktiks.

Kastepunkt iseloomustab ka õhuniiskust.

Näited: hommikune kaste, külma klaasi udunemine, kui sellele hingata, veepiisa tekkimine külmaveetorule, niiskus majade keldrites.

Õhuniiskuse mõõtmiseks kasutatakse mõõteriistu - hügromeetreid. Hügromeetreid on mitut tüüpi, kuid peamised neist on juukse- ja psühromeetrilised. Kuna veeauru rõhku õhus on raske otseselt mõõta, mõõdetakse suhtelist õhuniiskust kaudselt.

On teada, et aurustumise kiirus sõltub õhu suhtelisest niiskusest. Mida madalam on õhuniiskus, seda lihtsam on niiskusel aurustuda.

IN Psühromeetril on kaks termomeetrit. Üks on tavaline, seda nimetatakse kuivaks. See mõõdab ümbritseva õhu temperatuuri. Teise termomeetri pirn mähitakse riidest tahiga ja asetatakse veega anumasse. Teine termomeeter ei näita mitte õhu, vaid märja tahti temperatuuri, sellest ka nimi märgtermomeeter. Mida madalam on õhuniiskus, seda intensiivsemalt niiskus tahtist aurustub, seda suurem soojushulk ajaühiku kohta niisutatud termomeetrist eemaldatakse, seda madalamad on selle näidud, mistõttu on erinevus kuivanud termomeetri näitudes. niisutatud termomeetrid.küllastus = 100 °C ja oleku eriomadused rikas vedel ja kuiv rikas paar v"=0,001 v""=1,7 ... märg küllastunud aur kuivusastmega Arvutame märja ulatuslikud omadused rikas paar Kõrval...

Kui temperatuur tõuseb, suureneb rõhk. Sest Küllastunud auru rõhk ei sõltu mahust, seetõttu sõltub see ainult temperatuurist.
Siiski sõltuvus r n.p. alates T, mis leiti eksperimentaalselt, ei ole otseselt proportsionaalne, nagu konstantse ruumala ideaalse gaasi oma. Temperatuuri tõustes suureneb reaalse küllastunud auru rõhk kiiremini kui ideaalse gaasi rõhk ( Joon.11.1, osa kõverast AB). See saab ilmseks, kui joonistame läbi punktide ideaalse gaasi isohoorid A Ja IN(katkendjooned). Miks see juhtub?

Kui vedelikku kuumutatakse suletud anumas, muutub osa vedelikust auruks. Selle tulemusena vastavalt valemile (11.1) küllastunud auru rõhk ei suurene mitte ainult vedeliku temperatuuri tõusu tõttu, vaid ka auru molekulide kontsentratsiooni (tiheduse) suurenemise tõttu. Põhimõtteliselt määrab rõhu suurenemise temperatuuri tõusuga täpselt kontsentratsiooni suurenemine. Ideaalse gaasi ja küllastunud auru käitumise peamine erinevus seisneb selles, et kui auru temperatuur suletud anumas muutub (või kui ruumala muutub konstantsel temperatuuril), muutub auru mass. Vedelik muutub osaliselt auruks või, vastupidi, aur osaliselt kondenseerub. Ideaalse gaasiga midagi sellist ei juhtu.
Kui kogu vedelik on aurustunud, lakkab aur edasisel kuumutamisel küllastumast ja selle rõhk konstantsel ruumalal suureneb proportsionaalselt absoluutse temperatuuriga (vt. Joon.11.1, osa kõverast Päike).
Keetmine. Vedeliku temperatuuri tõustes suureneb aurustumiskiirus. Lõpuks hakkab vedelik keema. Keemisel tekivad kogu vedeliku mahus kiiresti kasvavad aurumullid, mis hõljuvad pinnale. Vedeliku keemistemperatuur jääb konstantseks. See juhtub seetõttu, et kogu vedelikule tarnitud energia kulutatakse selle muutmiseks auruks. Millistel tingimustel keemine algab?
Vedelik sisaldab alati lahustunud gaase, mis eralduvad anuma põhjas ja seintes, samuti vedelikus hõljuvatel tolmuosakestel, mis on aurustumiskeskused. Mullide sees olevad vedelikuaurud on küllastunud. Temperatuuri tõustes suureneb küllastunud auru rõhk ja mullide suurus. Ujuva jõu mõjul hõljuvad nad ülespoole. Kui vedeliku ülemistes kihtides on madalam temperatuur, siis nendes kihtides tekib mullides auru kondenseerumine. Rõhk langeb kiiresti ja mullid kukuvad kokku. Kokkuvarisemine toimub nii kiiresti, et mulli seinad põrkuvad kokku ja tekitavad midagi plahvatuse sarnast. Paljud sellised mikroplahvatused tekitavad iseloomuliku müra. Kui vedelik soojeneb piisavalt, lõpetavad mullid kokkuvarisemise ja ujuvad pinnale. Vedelik läheb keema. Jälgige hoolikalt pliidil olevat veekeetjat. Avastate, et see peaaegu lõpetab müra enne keema hakkamist.
Küllastunud auru rõhu sõltuvus temperatuurist selgitab, miks vedeliku keemistemperatuur sõltub rõhust selle pinnal. Aurumull võib kasvada, kui selle sees oleva küllastunud auru rõhk ületab veidi vedeliku rõhku, mis on vedeliku pinnal oleva õhurõhu (välisrõhu) ja vedelikusamba hüdrostaatilise rõhu summa.
Pöörame tähelepanu asjaolule, et vedeliku aurustumine toimub keemistemperatuurist madalamal temperatuuril ja ainult vedeliku pinnalt, keemise ajal toimub aurude moodustumine kogu vedeliku mahus.
Keetmine algab temperatuuril, mille juures küllastunud auru rõhk mullides on võrdne rõhuga vedelikus.
Mida suurem on välisrõhk, seda kõrgem on keemispunkt. Seega ei kee aurukatlas rõhul 1,6 10 6 Pa vesi isegi temperatuuril 200 ° C. Meditsiiniasutustes hermeetiliselt suletud anumates - autoklaavid ( Joon.11.2) vee keemine toimub ka kõrgendatud rõhul. Seetõttu on vedeliku keemistemperatuur palju kõrgem kui 100°C. Autoklaave kasutatakse kirurgiliste instrumentide steriliseerimiseks jne.

Ja vastupidi, vähendades välisrõhku, alandame seeläbi keemistemperatuuri. Kolvist õhku ja veeauru välja pumbates saate vee toatemperatuuril keema panna ( Joon.11.3). Mägedesse ronides Atmosfääri rõhk väheneb, seega väheneb keemistemperatuur. 7134 m kõrgusel (Lenini tipp Pamiiris) on rõhk ligikaudu 4 10 4 Pa ​​(300 mm Hg). Vesi keeb seal umbes 70°C juures. Sellistes tingimustes on liha küpsetamine võimatu.

Igal vedelikul on oma keemistemperatuur, mis sõltub selle küllastunud auru rõhust. Mida kõrgem on küllastunud auru rõhk, seda madalam on vedeliku keemispunkt, kuna madalamatel temperatuuridel muutub küllastunud auru rõhk võrdseks atmosfäärirõhuga. Näiteks keemistemperatuuril 100 °C on vee küllastunud auru rõhk 101 325 Pa (760 mm Hg) ja elavhõbeda auru rõhk on vaid 117 Pa (0,88 mm Hg). Elavhõbe keeb normaalrõhul temperatuuril 357°C.
Vedelik keeb, kui selle küllastunud auru rõhk võrdub rõhuga vedelikus.

Ja mis juhtub küllastunud auruga, kui selle mahtu vähendatakse? Näiteks kui surute kokku kolvi all olevas silindris vedelikuga tasakaalus auru, hoides silindri sisu temperatuuri konstantsena.

Kui aur on kokku surutud, hakkab tasakaal häiruma. Alguses suureneb aurutihedus veidi ja suurem arv molekule hakkab liikuma gaasist vedelikku kui vedelikust gaasi. Sõltub ju vedelikust väljuvate molekulide arv ajaühikus ainult temperatuurist ja auru kokkusurumine seda arvu ei muuda. Protsess jätkub, kuni dünaamiline tasakaal ja aurutihedus saavutatakse uuesti ning seetõttu omandab selle molekulide kontsentratsioon varasema väärtuse. Seetõttu küllastunud auru molekulide kontsentratsioon konstantsel temperatuuril ei sõltu selle mahust.

Kuna rõhk on võrdeline molekulide kontsentratsiooniga (lk = nkT), siis sellest definitsioonist järeldub, et küllastunud auru rõhk ei sõltuot mahust, mille see võtab.

Aururõhk, mille juures vedelik on oma auruga tasakaalus, nimetatakse küllastunud auru rõhuks.

• Küllastumata aur.

Oleme neid sõnu korduvalt kasutanud gaas Ja aur. Gaasi ja auru vahel pole põhimõttelist vahet. Aga kui konstantsel temperatuuril saab gaasi lihtsa kokkusurumise teel vedelikuks muuta, siis nimetame seda auruks või täpsemalt. küllastumata aur.

• Küllastunud auru rõhu sõltuvus temperatuurist.

Nagu kogemus ütleb, kirjeldatakse küllastunud auru olekut ligikaudu ideaalse gaasi olekuvõrrandiga ja selle rõhk määratakse valemiga

Kui temperatuur tõuseb, suureneb rõhk. Sest d Rõhk küllastunudauru maht ei sõltu mahust,see ainult olenebtemperatuuril.

Kuid see sõltuvus suu), katseliselt leitud ei ole otseselt proportsionaalne, nagu konstantse ruumala ideaalse gaasi oma. Temperatuuri tõustes suureneb küllastunud auru rõhk kiiremini kui ideaalse gaasi rõhk (joonis 30, kõvera lõige AB). See muutub eriti ilmseks, kui tõmbame läbi punkti isohoori A(katkendjoon) Miks see juhtub?

Kui vedelikku kuumutatakse suletud anumas, muutub osa vedelikust auruks. Selle tulemusena vastavalt valemile
survet küllastunud aur kasvab mitte ainult temperatuuri tõusu tõttu vedelikud, vaid ka suurenenud molekulide kontsentratsioon (tihedus ness) paar . Põhimõtteliselt määrab rõhu suurenemise temperatuuri tõusuga täpselt kontsentratsiooni suurenemine. Ideaalse gaasi ja küllastunud auru käitumise peamine erinevus seisneb selles, et kui auru temperatuur suletud anumas muutub (või kui ruumala muutub konstantsel temperatuuril), muutub auru mass. Vedelik muutub osaliselt auruks või vastupidi, aur osaliselt kondenseerub. Kui kogu vedelik on aurustunud, ei ole aur edasisel kuumutamisel küllastunud ja selle rõhk konstantsel ruumalal suureneb otseses proportsioonis absoluutse temperatuuriga (vt joonis 30, lõik päike).

Aurustumise ja kondenseerumise protsessid toimuvad pidevalt ja paralleelselt.

Avatud anumas vedeliku hulk aja jooksul väheneb, sest aurustumine on ülekaalus kondenseerumise üle.

Auru, mis tekib vedeliku pinna kohal, kui aurustumine on ülekaalus kondensatsioonist või aur vedeliku puudumisel, nimetatakse küllastumata.

Hermeetiliselt suletud anumas vedeliku tase aja jooksul ei muutu, sest aurustumine ja kondenseerumine kompenseerivad teineteist: kui palju molekule lendab vedelikust välja, siis sama palju neist samaaegselt sinna tagasi pöördub ning auru ja selle vedeliku vahel tekib dünaamiline (liikuv) tasakaal.

Auru, mis on vedelikuga dünaamilises tasakaalus, nimetatakse küllastunud.

Antud temperatuuril on mis tahes vedeliku küllastunud aur suurim tihedus ( ) ja tekitab maksimaalse rõhu ( ), mida selle vedeliku aur sellel temperatuuril võib omada.

Küllastunud auru rõhk ja tihedus samal temperatuuril sõltuvad aine tüübist: suurem rõhk tekitab vedeliku küllastunud auru, mis aurustub kiiremini. Näiteks ja

Küllastumata aurude omadused: Küllastumata aurud järgivad Boyle’i – Mariotte’i, Gay-Lussaci, Charlesi – gaasiseadusi ja neile saab rakendada ideaalse gaasi olekuvõrrandit.

Küllastunud aurude omadused:1. Püsiva ruumala juures, temperatuuri tõustes, küllastunud auru rõhk suureneb, kuid mitte otseselt proportsionaalselt (Charles’i seadus ei ole täidetud), rõhk tõuseb kiiremini kui ideaalsel gaasil. , temperatuuri tõusuga ( ) , suureneb auru mass ja seetõttu suureneb aurumolekulide kontsentratsioon () ja küllastunud auru rõhk sulab kahel põhjusel (

3 1 – küllastumata aur (ideaalne gaas);

2 2 - küllastunud aur; 3 -küllastumata aur,

1 saadakse küllastunud aurust samas

Helitugevus kuumutamisel.

2. Küllastunud auru rõhk konstantsel temperatuuril ei sõltu selle mahust.

Mahu suurenedes auru mass suureneb ja vedeliku mass väheneb (osa vedelikust muutub auruks), mahu vähenemisel auru väheneb ja vedelik suureneb (osa aurust muutub auruks). vedelik), samas kui küllastunud auru molekulide tihedus ja kontsentratsioon jäävad konstantseks, seetõttu jääb rõhk konstantseks ().

vedel

(istus. aur + vedelik)

Küllastumata aur

Küllastunud aurud ei allu Boyle’i – Mariotte’i, Gay-Lussaci, Charlesi – gaasiseadustele, sest Auru mass protsessides ei jää konstantseks ja kõik gaasiseadused saadi konstantse massi jaoks. Ideaalse gaasi olekuvõrrandit saab rakendada küllastunud aurule.

Niisiis, küllastunud auru saab muuta küllastumata auruks kas kuumutades seda konstantsel ruumalal või suurendades selle mahtu konstantsel temperatuuril. Küllastumata auru saab muuta küllastunud auruks kas seda konstantsel mahul jahutades või konstantsel temperatuuril kokku surudes.

Kriitiline seisund

Vedeliku vaba pinna olemasolu võimaldab näidata, kus asub aine vedel faas ja kus gaasifaas. Vedeliku ja selle auru järsk erinevus on seletatav asjaoluga, et vedeliku tihedus on mitu korda suurem kui auru tihedus. Kui kuumutate vedelikku hermeetiliselt suletud anumas, väheneb paisumise tõttu selle tihedus ja selle kohal oleva auru tihedus suureneb. See tähendab, et vedeliku ja selle küllastunud auru vaheline erinevus tasaneb ja piisavalt kõrgel temperatuuril kaob täielikult. Temperatuur, mille juures erinevused füüsikalised omadused vedeliku ja selle küllastunud auru vahel ning nende tihedused muutuvad võrdseks, nimetataksekriitiline temperatuur.

Kriitiline punkt

Vedeliku moodustumiseks gaasist peab molekulide keskmine potentsiaalne külgetõmbeenergia ületama nende keskmise kineetilise energia.

Kriitiline temperatuur – Maksimaalne temperatuur, milles aur muutub vedelikuks. Kriitiline temperatuur sõltub molekulidevahelise interaktsiooni potentsiaalsest energiast ja on seetõttu erinevate gaaside puhul erinev. Veemolekulide tugeva vastasmõju tõttu saab veeauru muuta veeks isegi temperatuuril . Samal ajal toimub lämmastiku veeldamine ainult temperatuuril, mis on madalam kui = -147˚, sest lämmastiku molekulid interakteeruvad üksteisega nõrgalt.

Teine makroskoopiline parameeter, mis mõjutab auru-vedeliku üleminekut, on rõhk. Gaasi kokkusurumise ajal välisrõhu suurenemisega väheneb osakeste keskmine kaugus, suureneb nendevaheline tõmbejõud ja vastavalt suureneb nende interaktsiooni keskmine potentsiaalne energia.

Survekriitilisel temperatuuril küllastunud auru nimetatakse kriitiline. See on antud aine kõrgeim võimalik küllastunud aururõhk.

Aine olek kriitiliste parameetritega nimetatakse kriitiline(kriitiline punkt) . Igal ainel on oma kriitiline temperatuur ja rõhk.

Kriitilises olekus kaob vedeliku erisoojus ja pindpinevustegur. Kriitilisest kõrgemal temperatuuril, isegi väga kõrgel rõhul, on gaasi muutumine vedelikuks võimatu, s.t. Vedelik ei saa eksisteerida üle kriitilise temperatuuri. Ülekriitilistel temperatuuridel on võimalik ainult aine auru olek.

Gaaside veeldamine on võimalik ainult kriitilisest temperatuurist madalamal temperatuuril. Veeldamiseks jahutatakse gaasid kriitilise temperatuurini, näiteks adiabaatilise paisumise teel, ja seejärel surutakse need isotermiliselt kokku.

Keetmine

Väliselt näeb nähtus välja selline: Kiiresti kasvavad mullid tõusevad kogu vedeliku mahust pinnale, lõhkevad pinnale ja aur eraldub keskkonda.

MKT selgitab keetmist järgmiselt: Vedelikus on alati õhumulle, neis toimub aurustumine. Mullide suletud maht osutub täidetuks mitte ainult õhuga, vaid ka küllastunud auruga. Vedeliku kuumutamisel suureneb küllastunud auru rõhk neis õhurõhust kiiremini. Kui piisavalt kuumutatud vedelikus muutub küllastunud auru rõhk mullides välisrõhust suuremaks, suureneb nende maht ja nende gravitatsiooni ületav üleslükkejõud tõstab mullid pinnale. Ujuvad mullid hakkavad lõhkema, kui teatud temperatuuril ületab neis oleva küllastunud auru rõhk vedeliku kohal oleva rõhu. Vedeliku temperatuuri, mille juures selle küllastunud auru rõhk mullides on võrdne või ületab vedeliku välisrõhu, nimetatakse keemispunkt.

Erinevate vedelike keemistemperatuur on erinev, sest nende mullides olevat küllastunud auru rõhku võrreldakse sama välisrõhuga erinevatel temperatuuridel. Näiteks on küllastunud auru rõhk mullides võrdne normaalse atmosfäärirõhuga vee puhul 100 ˚C, elavhõbeda puhul 357 ˚C, alkoholi puhul 78 ˚C ja eetri puhul 35 ˚C.

Keemistemperatuur jääb keemisprotsessi ajal konstantseks, sest kogu kuumutatud vedelikule tarnitav soojus kulub aurustamisele.

Keemistemperatuur sõltub välisrõhust vedelikule: rõhu tõustes temperatuur tõuseb; Rõhu langedes temperatuur langeb. Näiteks 5 km kõrgusel merepinnast, kus rõhk on 2 korda madalam atmosfäärirõhust, on vee keemistemperatuur 83˚C, aurumasinate kateldes, kus aururõhk on 15 atm. (), vee temperatuur on umbes 200˚С.

Õhuniiskus

Õhus on alati veeauru, seega saame rääkida õhuniiskusest, mida iseloomustavad järgmised väärtused:

1.Absoluutne niiskus on veeauru tihedus õhus (või rõhk, mille see aur tekitab (.

Absoluutne niiskus ei anna aimu õhu veeauruga küllastumise astmest. Sama kogus veeauru juures erinevad temperatuurid tekitab teistsuguse niiskustunde.

2.Suhteline niiskus- on antud temperatuuril õhus sisalduva veeauru tiheduse (rõhu) ja samal temperatuuril küllastunud auru tiheduse (rõhu) suhe : või

– absoluutne niiskus antud temperatuuril; - tihedus, küllastunud aururõhk samal temperatuuril. Küllastunud veeauru tiheduse ja rõhu mis tahes temperatuuril leiate tabelist. Tabelist selgub, et mida kõrgem on õhutemperatuur, seda suurem peab olema veeauru tihedus ja rõhk õhus, et see oleks küllastunud.

Teades suhtelist õhuniiskust, saate aru, mitu protsenti on antud temperatuuril õhus olev veeaur küllastumisest kaugel. Kui õhus olev aur on küllastunud, siis . Kui , siis ei ole õhus piisavalt auru küllastusseisundi saavutamiseks.

Asjaolu, et õhus olev aur küllastub, hinnatakse niiskuse ilmnemise järgi udu või kaste kujul. Temperatuuri, mille juures veeaur õhus küllastub, nimetatakse kastepunkt.

Õhus olevat auru saab küllastada, lisades auru läbi vedeliku täiendava aurustamise ilma õhutemperatuuri muutmata või kui õhus on auru, siis selle temperatuuri alandada.

Normaalne, inimesele kõige soodsam suhteline õhuniiskus on 40-60%. Suur tähtsus omab teadmisi niiskusest meteoroloogias ilma ennustamiseks. Kudumise ja kondiitritoodete tootmisel on protsessi normaalseks kulgemiseks vajalik teatud niiskus. Kunstiteoste ja raamatute hoidmine eeldab õhuniiskuse hoidmist vajalikul tasemel.

Niiskuse määramise vahendid:

1. Kondensatsioonihügromeeter (võimaldab määrata kastepunkti).

2. Juuste hügromeeter (tööpõhimõte põhineb rasvavabade juuste pikkuse sõltuvusel niiskusest) mõõdab suhtelist õhuniiskust protsentides.

3. Psühromeeter koosneb kahest termomeetrist, kuiv ja niisutatud. Niisutatud termomeetri reservuaar on mähitud vette kastetud riide sisse. Kangast aurustumise tõttu on niisutatud temperatuur madalam kui kuiva oma. Termomeetri näitude erinevus sõltub ümbritseva õhu niiskusest: mida kuivem on õhk, seda intensiivsem on aurustumine kangast, seda suurem on termomeetri näitude erinevus ja vastupidi. Kui õhuniiskus on 100%, siis termomeetri näidud on samad, st. näitude erinevus on 0. Niiskuse määramiseks psühromeetri abil kasutatakse psühromeetrilist tabelit.

Sulamine ja kristalliseerumine

Sulamisel tahke keha, kristallvõre moodustavate osakeste vaheline kaugus suureneb ja võre ise hävib. Sulamisprotsess nõuab energiat. Tahke keha kuumutamisel suureneb vibreerivate molekulide kineetiline energia ja vastavalt nende vibratsiooni amplituud. Teatud temperatuuril, nn sulamispunkt, osakeste paigutus kristallides on häiritud, kristallid kaotavad oma kuju. Aine sulab, muutudes tahkest olekust vedelaks.

Pärast kristalliseerumist Molekulid ühinevad ja moodustavad kristallvõre. Kristallisatsioon saab toimuda ainult siis, kui vedelik vabastab energiat. Sulaaine jahtudes väheneb molekulide keskmine kineetiline energia ja kiirus. Atraktiivsed jõud võivad hoida osakesi nende tasakaaluasendi lähedal. Teatud temperatuuril, nn tahkestumise temperatuur (kristallisatsioon), kõik molekulid satuvad stabiilsesse tasakaaluasendisse, nende paigutus muutub järjestatuks – tekib kristall.

Tahke aine sulamine toimub samal temperatuuril, mille juures aine tahkub

Igal ainel on oma sulamistemperatuur. Näiteks heeliumi sulamistemperatuur on –269,6˚C, elavhõbeda –38,9˚C ja vase sulamistemperatuur on 1083˚C.

Sulamisprotsessi ajal jääb temperatuur konstantseks. Väljastpoolt tarnitud soojushulk kasutatakse kristallvõre hävitamiseks.

Kõvenemise ajal soojust eemaldatakse, kuid temperatuur ei muutu. Kristalliseerumisel vabanev energia kulutatakse püsiva temperatuuri hoidmiseks.

Kuni kogu aine sulab või kogu aine kõveneb, s.t. Kuni aine tahke ja vedel faas eksisteerivad koos, temperatuur ei muutu.

TV+vedelik vedelik+tv

, kus on soojushulk, – aine massi järgi kristalliseerumisel vabaneva aine sulatamiseks vajalik soojushulk

- eriline sulamissoojus– soojushulk, mis on vajalik 1 kg kaaluva aine sulamiseks selle sulamistemperatuuril.

Kui palju soojust kulub mingi aine massi sulamisel, sama palju soojust eraldub selle massi kristalliseerumisel.

Nimetatud ka eriline kristallisatsioonisoojus.

Sulamistemperatuuril on vedelas olekus aine siseenergia suurem kui sama massiga aine siseenergia tahkes olekus.

Suure hulga ainete puhul suureneb sulamisel ruumala ja väheneb tihedus. Kõvenemisel, vastupidi, maht väheneb ja tihedus suureneb. Näiteks tahke naftaleeni kristallid vajuvad vedelas naftaleenis.

Mõned ained, näiteks vismut, jää, gallium, malm jne, tõmbuvad sulamisel kokku ja paisuvad tahkumisel. Need kõrvalekalded üldreegel seletatakse struktuuriliste omadustega kristallvõred. Seetõttu osutub vesi olevat tihedam kui jää, jää ujub vees. Vee paisumine külmumisel viib kivimite hävimiseni.

Metallide mahu muutumine sulamisel ja tahkumisel on valukojas olulise tähtsusega.

Kogemus näitab seda tahke aine välisrõhu muutus peegeldub selle aine sulamistemperatuuris. Nende ainete puhul, mis sulamisel paisuvad, toob välisrõhu tõus kaasa sulamistemperatuuri tõusu, sest raskendab sulamisprotsessi. Kui sulamise ajal aineid kokku surutakse, siis nende jaoks põhjustab välisrõhu tõus sulamistemperatuuri langust, sest aitab kaasa sulamisprotsessile. Ainult väga suur suurendus rõhk muudab oluliselt sulamistemperatuuri. Näiteks jää sulamistemperatuuri langetamiseks 1˚C võrra tuleb rõhku tõsta 130 atm võrra. Aine sulamistemperatuuri normaalsel atmosfäärirõhul nimetatakse aine sulamistemperatuur.

Vedelike aurustumine. Küllastunud ja küllastumata paarid. Küllastunud aururõhk. Õhuniiskus.

Aurustumine- aurustumine, mis toimub mis tahes temperatuuril vedeliku vabalt pinnalt. Molekulide kineetilise energia ebaühtlane jaotus juures termiline liikumine toob kaasa asjaolu, et mis tahes temperatuuril kineetiline energia mõne vedeliku molekuli või tahke võib ületada potentsiaalne energia nende seoseid teiste molekulidega. Rohkem kineetiline energia molekulidel on suur kiirus ja keha temperatuur sõltub selle molekulide liikumiskiirusest, seetõttu kaasneb aurustumisega vedeliku jahtumine. Aurustumise kiirus sõltub: avatud pinnast, temperatuurist ja molekulide kontsentratsioonist vedeliku läheduses.

Kondensatsioon- aine ülemineku protsess gaasilisest olekust vedelasse olekusse.

Vedeliku aurustamine suletud anumas konstantsel temperatuuril viib aurustuva aine molekulide kontsentratsiooni järkjärgulise suurenemiseni gaasilises olekus. Mõni aeg pärast aurustumise algust saavutab gaasilises olekus oleva aine kontsentratsioon väärtuse, mille juures vedelikku tagasi pöörduvate molekulide arv muutub võrdseks sama aja jooksul vedelikust väljuvate molekulide arvuga. Aine aurustumis- ja kondenseerumisprotsesside vahel luuakse dünaamiline tasakaal. Gaasilises olekus ainet, mis on vedelikuga dünaamilises tasakaalus, nimetatakse küllastunud auruks. (Aur on molekulide kogum, mis aurustumisprotsessi käigus vedelikust lahkub.) Auru, mille rõhk on alla küllastunud, nimetatakse küllastumata.

Tänu vee pidevale aurustumisele reservuaaride, pinnase ja taimestiku pinnalt, samuti inimeste ja loomade hingamisest, sisaldab atmosfäär alati veeauru. Seetõttu on atmosfäärirõhk kuiva õhu ja selles sisalduva veeauru rõhu summa. Veeauru rõhk on maksimaalne, kui õhk on auruga küllastunud. Küllastunud aur, erinevalt küllastumata aurust, ei allu ideaalse gaasi seadustele. Seega ei sõltu küllastunud auru rõhk mahust, vaid sõltub temperatuurist. Seda sõltuvust ei saa väljendada lihtsa valemiga, seetõttu on küllastunud auru rõhu temperatuurist sõltuvuse eksperimentaalse uuringu põhjal koostatud tabelid, millest saab määrata selle rõhku erinevatel temperatuuridel.

Veeauru rõhku õhus antud temperatuuril nimetatakse absoluutseks niiskuseks ehk veeauru rõhuks. Kuna aururõhk on võrdeline molekulide kontsentratsiooniga, saame määrata absoluutne niiskus veeauru tihedusena õhus antud temperatuuril, väljendatuna kilogrammides kuupmeetri kohta (p).

Enamik looduses täheldatud nähtusi, nagu aurustumiskiirus, kuivamine erinevaid aineid, taimede närbumine, ei sõltu õhus oleva veeauru hulgast, vaid sellest, kui lähedal on see kogus küllastumisele, s.t suhtelisest niiskusest, mis iseloomustab õhu veeauruga küllastumise astet. Madalatel temperatuuridel ja kõrge õhuniiskus Soojusülekanne suureneb ja inimene muutub alajahtuvaks. Kell kõrged temperatuurid ja niiskus, soojusülekanne, vastupidi, väheneb järsult, mis viib keha ülekuumenemiseni. Keskmiste kliimalaiuskraadide jaoks on inimesele kõige soodsam suhteline õhuniiskus 40–60%. Suhteline õhuniiskus on antud temperatuuril õhus oleva veeauru tiheduse (või rõhu) ja samal temperatuuril veeauru tiheduse (või rõhu) suhe, väljendatuna protsentides, s.o.

Suhteline õhuniiskus on väga erinev. Lisaks on suhtelise õhuniiskuse ööpäevane kõikumine pöördvõrdeline igapäevane tsükkel temperatuuri. Päeval, temperatuuri tõustes ja sellest tulenevalt ka küllastusrõhu suurenedes, suhteline õhuniiskus väheneb ja öösel suureneb. Sama kogus veeauru võib õhku kas küllastada või mitte küllastada. Õhutemperatuuri langetades saab selles sisalduva auru küllastada. Kastepunkt on temperatuur, mille juures aur õhus küllastub. Kui õhus või esemetel, millega see kokku puutub, saavutatakse kastepunkt, hakkab veeaur kondenseeruma. Õhuniiskuse määramiseks kasutatakse instrumente, mida nimetatakse hügromeetriteks ja psühromeetriteks.