Наситена пара. Молекулярна физика. Наситени и ненаситени двойки. Зависимост на налягането на наситените пари от температурата

Винаги има пари от тази течност над свободната повърхност на течността. Ако съдът с течността не е затворен, тогава концентрацията на частици пари при постоянна температура може да варира в широки граници, надолу и нагоре.

Процес на изпаряване в затворено пространство(затворен съд с течност) може да се случи при дадена температура само до определена граница. Това се обяснява с факта, че кондензацията на пара се извършва едновременно с изпаряването на течността. Първо, броят на молекулите, които излитат от течността за 1 s, е по-голям от броя на молекулите, които се връщат обратно, и плътността, а следователно и налягането на парите, се увеличава. Това води до увеличаване на скоростта на кондензация. След известно време настъпва динамично равновесие, при което плътността на парите над течността става постоянна. Парите, които са в състояние на динамично равновесие с течността, се наричат наситена пара. Парите, които не са в състояние на динамично равновесие с течността си, се наричат ненаситени.

Опитът показва, че ненаситените пари се подчиняват на всички газови закони и толкова по-точно, колкото по-далеч са от насищането.За наситените пари са характерни следните свойства:

Литература

Аксенович Л. А. Физика в гимназия: Теория. Задачи. Тестове: Учебник. надбавка за институции, осигуряващи общо образование. среда, образование / Л. А. Аксенович, Н. Н. Ракина, К. С. Фарино; Изд. К. С. Фарино. - Мн.: Адукация и вяхване, 2004. - С. 198-199.

Течностите са склонни да се изпаряват. Ако капнем капка вода, етер и живак върху масата (просто не правете това у дома!), можем да наблюдаваме как капките постепенно изчезват - изпаряват се. Някои течности се изпаряват по-бързо, други по-бавно. Процесът на изпаряване на течността се нарича още изпаряване. А обратният процес на превръщане на парата в течност е кондензация.

Тези два процеса илюстрират фазов преход– процесът на преминаване на веществата от едно агрегатно състояние в друго:

  • изпарение (преход от течно към газообразно състояние);
  • кондензация (преход от газообразно състояние към течност);
  • десублимация (преход от газообразно състояние в твърдо състояние, заобикаляйки течната фаза);
  • сублимация, известна още като сублимация (преход от твърдо към газообразно състояние, заобикаляйки течността).

Между другото, сега е подходящият сезон за наблюдение на процеса на десублимация в природата: слана и слана по дърветата и предметите, мразовити шарки по прозорците - резултатът от него.

Как се образува наситена и ненаситена пара

Но да се върнем на изпаряването. Ще продължим да експериментираме и ще налеем течност - вода, например, в отворен съд и ще свържем манометър към него. В съда се получава невидимо за окото изпарение. Всички течни молекули са в непрекъснато движение. Някои се движат толкова бързо, че кинетичната им енергия е по-силна от това, което свързва течните молекули заедно.

След като напуснат течността, тези молекули продължават да се движат хаотично в пространството, по-голямата част от тях се разпръскват в него - ето как ненаситена пара. Само малка част от тях се връща обратно в течността.

Ако затворим съда, броят на молекулите на парата постепенно ще се увеличи. И все повече от тях ще се връщат в течността. Това ще увеличи налягането на парата. Това ще бъде записано от манометър, свързан към съда.

След известно време броят на молекулите, които излитат от течността и се връщат в нея, ще бъде равен. Налягането на парата ще спре да се променя. Като резултат насищане с параще се установи термодинамично равновесие на системата течност-пара. Тоест изпарението и кондензацията ще бъдат равни.

Свойства на наситената пара

За да ги илюстрираме ясно, използваме друг експеримент. Използвайте цялата сила на въображението си, за да си го представите. И така, нека вземем живачен манометър, състоящ се от две колена - комуникиращи тръби. И двете са пълни с живак, единият край е отворен, другият е запечатан, а над живака все още има известно количество етер и неговите наситени пари. Ако спускате и повдигате незапечатаното коляно, нивото на живака в запечатаното също ще пада и се повишава.

В този случай количеството (обемът) на наситените етерни пари също ще се промени. Разликата в нивата на живачните колони в двата крака на манометъра показва налягането на наситените пари на етера. Тя ще остане непроменена през цялото време.

Това предполага свойството на наситената пара - нейното налягане не зависи от обема, който заема. Налягането на наситените пари на различните течности (например вода и етер) е различно при една и съща температура.

Все пак температурата на наситената пара има значение. Колкото по-висока е температурата, толкова по-високо е налягането. Налягането на наситената пара се увеличава с повишаване на температурата по-бързо, отколкото при ненаситената пара. Температурата и налягането на ненаситената пара са свързани линейно.

Може да се направи още един интересен експеримент. Вземете празна колба без течни пари, затворете я и свържете манометъра. Постепенно, капка по капка, добавете течност в колбата. Докато течността навлиза и се изпарява, се установява налягането на наситените пари, най-високото за дадена течност при дадена температура.

Повече за температурата и наситената пара

Температурата на парата също влияе върху скоростта на кондензация. Точно както температурата на течността определя скоростта на изпарение - с други думи броят на молекулите, които излитат от повърхността на течността за единица време.

За наситената пара нейната температура е равна на температурата на течността. Колкото по-висока е температурата на наситената пара, толкова по-високо е нейното налягане и плътност, толкова по-ниска е плътността на течността. Когато се достигне критичната температура за дадено вещество, плътността на течността и парата е еднаква. Ако температурата на парите е по-висока от критичната температура за веществото, физическите разлики между течността и наситените пари се изтриват.

Определяне на налягането на наситените пари в смес с други газове

Говорихме, че налягането на наситените пари е постоянно при постоянна температура. Определихме налягането при „идеални“ условия: когато съд или колба съдържа течност и пари само от едно вещество. Нека разгледаме и експеримент, при който молекули на дадено вещество са разпръснати в пространството в смес с други газове.

За целта вземете два отворени стъклени цилиндъра и в двата поставете затворени съдове с етер. Както обикновено, нека свържем манометрите. Отваряме един съд с етер, след което манометърът отчита повишаването на налягането. Разликата между това налягане и налягането в цилиндър със затворен съд с етер ни позволява да разберем налягането на наситената етерна пара.

Относно налягането и кипенето

Изпарението е възможно не само от повърхността на течността, но и в нейния обем - тогава се нарича кипене. С повишаване на температурата на течността се образуват мехурчета от пара. Когато налягането на наситените пари е по-голямо или равно на налягането на газа в мехурчетата, течността се изпарява в мехурчетата. И те се разширяват и изплуват на повърхността.

Течностите кипят при различни температури. При нормални условия водата кипи при 100 0 C. Но с промяна на атмосферното налягане се променя и точката на кипене. И така, в планините, където въздухът е много разреден и атмосферното налягане е по-ниско, с изкачването в планините точката на кипене на водата намалява.

Между другото, варенето в херметически затворен съд изобщо е невъзможно.

Друг пример за връзката между налягането на парите и изпарението се демонстрира от такава характеристика на съдържанието на водни пари във въздуха като относителна влажност на въздуха. Представлява отношение парциално наляганеводна пара до налягане на наситена пара и се определя по формулата: φ = r/r o * 100%.

С намаляването на температурата на въздуха концентрацията на водни пари в него се увеличава, т.е. стават по-наситени. Тази температура се нарича точка на оросяване.

Обобщаване

С помощта на прости примери анализирахме същността на процеса на изпаряване и образуваната в резултат на това ненаситена и наситена пара. Можете да наблюдавате всички тези явления около вас всеки ден: например да видите локви, които пресъхват по улиците след дъжд или огледало, замъглено от пара в банята. В банята дори можете да наблюдавате как първо се образува пара, а след това влагата, натрупана върху огледалото, кондензира обратно във вода.

Можете също така да използвате това знание, за да направите живота си по-комфортен. Например през зимата въздухът в много апартаменти е много сух и това има лош ефект върху благосъстоянието. Можете да използвате модерно устройство за овлажняване на въздуха, за да го направите по-влажно. Или по стария начин поставете съд с вода в стаята: постепенно изпарявайки се, водата ще насити въздуха с изпаренията си.

сайт, с пълно или частично копиране на материала, връзката към източника е задължителна.

Както знаете, течностите се изпаряват, тоест се превръщат в пара. Например локвите пресъхват след дъжд. Изпарението на течност се дължи на факта, че някои от нейните молекули, благодарение на ударите на техните „съседи“, придобиват кинетична енергия, достатъчна, за да избягат от течността.
В резултат на изпарението над повърхността на течността винаги има пара.Това е газообразното състояние на веществото. Водната пара е невидима, също като въздуха. Това, което често се нарича пара, е колекция от малки водни капчици, образувани от кондензацията на пара.

Кондензацияе превръщането на парата в течност, т.е. процесът, противоположен на изпарението. Поради кондензацията на водните пари, съдържащи се във въздуха, се образуват облаци (фиг. 44.1) и мъгла (фиг. 44.2). Студеното стъкло се замъглява, когато влезе в контакт с топъл въздух (фиг. 44.3). Това също е резултат от кондензация на водни пари.

Динамичен баланс

Ако един буркан с вода е плътно затворен, нивото на водата в него остава непроменено в продължение на много месеци.

Това означава ли, че в затворен съд течността не се изпарява?

Не, разбира се: винаги съдържа доста бързи молекули, които постоянно излитат от течността. Въпреки това, кондензацията се случва едновременно с изпарението: молекулите от парата летят обратно в течността.

Ако нивото на течността не се променя с течение на времето, това означава, че процесите на изпаряване и кондензация протичат с еднаква интензивност. В този случай се казва, че течността и парата са в динамично равновесие.

2. Наситена и ненаситена пара

Наситена пара

Фигура 44.4 изобразява схематично процесите на изпарение и кондензация в плътно затворен съд, когато течността и парата са в динамично равновесие.

Парата, която е в динамично равновесие със своята течност, се нарича наситена.

Ненаситена пара

Ако се отвори съд с течност, парата ще започне да излиза от съда навън. В резултат на това концентрацията на пара в съда ще намалее и ще бъде по-малко вероятно молекулите на парата да се сблъскат с повърхността на течността и да летят в нея. Поради това интензивността на кондензацията ще намалее.

Но интензивността на изпарението остава същата. Следователно нивото на течността в съда ще започне да намалява. Ако процесът на изпаряване е по-бърз от процеса на кондензация, се казва, че над течността има ненаситена пара (фиг. 44.5).

Във въздуха винаги има водна пара, но тя обикновено е ненаситена, така че изпарението преобладава над кондензацията. Ето защо локвите пресъхват.

Над повърхността на моретата и океаните парите също са ненаситени, така че те постепенно се изпаряват. Защо нивото на водата не спада?

Факт е, че издигащата се пара се охлажда и кондензира, образувайки облаци и облаци. Те се превръщат в дъждовни облаци и валят. А реките носят вода обратно в моретата и океаните.

3. Зависимост на налягането на наситените пари от температурата

Основното свойство на наситената пара е това
Налягането на наситените пари не зависи от обема, а зависи само от температурата.

Това свойство на наситената пара не е толкова лесно за разбиране, защото изглежда, че противоречи на уравнението на състоянието на идеалния газ

pV = (m/M)RT, (1)

от което следва, че за дънната маса на газа при постоянна температура налягането е обратно пропорционално на обема. Може би това уравнение не е приложимо за наситена пара?

Отговорът е: уравнението на състоянието на идеалния газ описва добре парата, както наситена, така и ненаситена. Но масата на наситената пара m от дясната страна на уравнение (1) се променя по време на изотермично разширение или компресия - и по такъв начин, че налягането на наситената пара остава непроменено. Защо се случва това?

Факт е, че когато обемът на съда се промени, парата може да остане наситена само ако „нейната“ течност е в същия съд. Чрез изотермично увеличаване на обема на съда, ние сякаш „издърпваме“ молекули от течността, които се превръщат в молекули на пара (фиг. 44.6, а).

Ето защо това се случва. С увеличаването на обема на парата концентрацията й първоначално намалява - но за много кратък период от време. Веднага щом парата стане ненаситена, изпарението на течността в същия съд започва да "изпреварва" кондензацията. В резултат на това масата на парата нараства бързо, докато отново се насити. След това налягането на парата ще се върне на същото ниво.

1. Използвайки фигура 44.6, b, обяснете защо, когато обемът на наситената пара намалява, нейната маса намалява.

Така че, когато наситената пара се разширява или свива, нейната маса се променя поради промяна в масата на течността, съдържаща се в същия съд.

Експериментално е измерена зависимостта на налягането на наситените водни пари от температурата. Графика на тази зависимост е показана на фигура 44.7. Виждаме, че налягането на наситените пари се увеличава много бързо с повишаване на температурата.

Основната причина за увеличаване на налягането на наситените пари с повишаване на температурата е увеличаването на масата на парите. Както ще се уверите сами, като изпълните следната задача, когато температурата се повиши от 0 ºС до 100 ºС, масата на наситената пара в същия обем се увеличава повече от 100 пъти!

Таблицата показва стойностите на налягането на наситените водни пари при определени температури.

Тази таблица ще ви помогне при следващата задача. Използвайте също формула (1).

2. Херметически затворен съд с обем 10 литра съдържа вода и наситена пара. Температурата на съдържанието на съда се повишава от 0 ºС до 100 ºС. Помислете, че обемът на водата в сравнение с обема на парата може да бъде пренебрегнат.
а) Колко пъти се е увеличила абсолютната температура?
б) Колко пъти би се повишило налягането на парата, ако тя остане наситена?
в) Колко пъти ще се увеличи масата на парата, ако остане наситена?
г) Каква би била крайната маса на парата, ако остане наситена?
д) При каква минимална маса вода в първоначалното състояние парата ще остане наситена?
е) Какво ще бъде налягането на парите в крайното състояние, ако първоначалната маса на водата е 2 пъти по-малка от намерената в предходния параграф?

3. Какво нараства по-бързо с повишаване на температурата - налягането на наситените пари или тяхната плътност?
Улика. Формула (1) може да бъде записана като

4. Празен херметически затворен съд с обем 20 литра се напълва с наситена водна пара с температура 100 ºC.
а) Какво е налягането на парите?
б) Каква е масата на парата?
в) Каква е концентрацията на парите?
г) Какво ще бъде налягането на парите, когато се охлади до 20 ºC?
д) Какви са масите на парата и водата при 20 ºС?
Улика. Използвайте горната таблица и формула (1).

4. Варене

Въз основа на графиката по-горе (фиг. 44 7) и таблицата вероятно сте забелязали, че при точката на кипене на водата (100 ºС) налягането на наситените водни пари е точно равно на атмосферното налягане (пунктирана линия в графика 44.7). Случайно ли е това?

Не, неслучайно. Нека разгледаме процеса на кипене.

Да вложим опит
Ще загреем вода в отворен прозрачен съд. Скоро по стените на съда ще се появят мехурчета. Това освобождава въздух, разтворен във вода.

Водата започва да се изпарява вътре в тези мехурчета и мехурчетата се пълнят с наситена пара. Но тези мехурчета не могат да растат, докато налягането на наситените пари е по-малко от налягането в течността. В отворен плитък съд налягането в течността е почти равно на атмосферното.

Нека продължим да загряваме водата. Налягането на наситените пари в мехурчетата нараства бързо с повишаване на температурата. И веднага щом стане равно на атмосферното налягане, ще започне интензивно изпаряване на течността в мехурчетата.

Те ще растат бързо, ще се издигнат и ще се спукат на повърхността на течността (фиг. 44.8). Това кипи.

В плитък съд налягането в течността е почти равно на външното налягане. Следователно можем да кажем това
кипенето на течност възниква при температура, при която налягането p n на наситените пари е равно на външното налягане p външно:

p n = p вътр. (2)

От това следва, че точката на кипене зависи от налягането. Следователно, той може да бъде променен чрез промяна на налягането на течността. С увеличаване на налягането температурата на кипене на течността се повишава. Това се използва например за стерилизиране на медицински инструменти: водата се кипва в специални устройства - автоклави, където налягането е 1,5-2 пъти по-високо от нормалното атмосферно налягане.

Високо в планините, където атмосферното налягане е значително по-ниско от нормалното атмосферно налягане, не е лесно да се готви месо: например на надморска височина от 5 км водата вече кипи при температура 83 ºС.

5. Използвайки формула (2) и таблицата по-горе, определете точката на кипене на водата:
а) при налягане, равно на една пета от нормалното атмосферно налягане;
б) при налягане 2 пъти по-голямо от атмосферното.

Кипенето на вода при понижено налягане може да се наблюдава в следния експеримент.

Да вложим опит
Оставете водата в колбата да заври и затворете плътно колбата. Когато водата се охлади малко, обърнете колбата и напоете дъното студена вода. Водата ще заври, въпреки че температурата й е значително по-ниска от 100 ºС (фиг. 44.9).

6. Обяснете това преживяване.

7. До каква височина може да се вдигне вряща вода с бутало, ако не се охлади?


Допълнителни въпроси и задачи

8. В цилиндричен съд под буталото дълго време има вода и водни пари. Масата на водата е 2 пъти по-голяма от масата на парата. С бавно движение на буталото, обемът под буталото се увеличава от 1 литър на 6 литра. Температурата на съдържанието на съда остава равна на 20 ºС през цялото време. Помислете, че обемът на водата е незначителен в сравнение с обема на парата.
а) Какъв вид пара има под буталото в началото?
б) Обяснете защо налягането в съда няма да се промени, докато обемът под буталото не стане равен на 3 литра.
в) Какво е налягането в съда, когато обемът под буталото е 3 литра?
г) Каква е масата на парата в съда, когато обемът под буталото е 3 литра?
Улика. В този случай целият обем на съда се запълва с наситена пара.
д) Колко пъти се е увеличила масата на парата, когато обемът под буталото се увеличи от 1 литър на 3 литра?
е) Каква е масата на водата в първоначалното състояние?
Улика. Възползвайте се от факта, че в първоначалното състояние масата на водата е 2 пъти по-голяма от масата на парата.
ж) Как ще се промени налягането в съда, когато обемът под буталото се промени от 3 l на 6 l?
Улика. За ненаситената пара е валидно уравнението на състоянието на идеален газ с постоянна маса.
з) Какво е налягането в съда, когато обемът под буталото е 6 литра?
i) Начертайте приблизителна графика на налягането на парите под буталото като функция от обема.

9. Двете запечатани U-тръби бяха наклонени, както е показано на Фигура 44.10. Коя тръба съдържа само наситена пара над водата и коя съдържа въздух с пара? Обосновете отговора си.

Процесите на изпаряване и кондензация протичат непрекъснато и успоредно един на друг.

В отворен съд количеството течност намалява с времето, т.к изпарението преобладава над кондензацията.

Парата, която съществува над повърхността на течността, когато изпарението преобладава над кондензацията, или парата в отсъствието на течност се нарича ненаситени.

В херметически затворен съд нивото на течността не се променя с течение на времето, т.к изпарението и кондензацията се компенсират взаимно: колкото молекули излитат от течността, толкова повече от тях се връщат в нея едновременно и възниква динамично (подвижно) равновесие между парата и нейната течност.

Парите, които са в динамично равновесие със своята течност, се наричат наситен.

При дадена температура наситената пара на всяка течност има най-висока плътност ( ) и създава максимално налягане ( ), които парите на тази течност могат да имат при тази температура.

Налягането и плътността на наситените пари при една и съща температура зависи от вида на веществото: по-голямото налягане създава наситени пари на течността, които се изпаряват по-бързо.Например и

Свойства на ненаситените пари:Ненаситените пари се подчиняват на газовите закони на Бойл - Мариот, Гей-Люсак, Чарлз и към тях може да се приложи уравнението на състоянието на идеален газ.

Свойства на наситените пари:1. При постоянен обем, с повишаване на температурата, налягането на наситените пари се увеличава, но не правопропорционално (законът на Чарлз не е изпълнен), налягането нараства по-бързо от това на идеален газ. , с повишаване на температурата ( ) , масата на парата се увеличава и следователно концентрацията на молекулите на парата се увеличава () и налягането на наситената пара ще се стопи по две причини (

3 1 – ненаситена пара (идеален газ);

2 2 - наситена пара; 3 – ненаситена пара,

1 получен от наситена пара в същото

Обем при нагряване.

2. Налягането на наситената пара при постоянна температура не зависи от обема, който заема.

С увеличаване на обема масата на парата се увеличава, а масата на течността намалява (част от течността се превръща в пара); когато обемът намалява, парата става по-малка, а течността става по-голяма (част от парата се превръща в течност), докато плътността и концентрацията на молекулите на наситената пара остават постоянни, следователно налягането остава постоянно ().


течност

(сед. пара + течност)

Ненаситени пара

Наситените пари не се подчиняват на газовите закони на Бойл - Мариот, Гей-Люсак, Чарлз, т.к. масата на парата в процесите не остава постоянна, но всичко газови закониполучено за постоянна маса. Уравнението на състоянието на идеалния газ може да се приложи към наситена пара.

Така, наситената пара може да се превърне в ненаситена пара или чрез нагряване при постоянен обем, или чрез увеличаване на обема й при постоянна температура. Ненаситената пара може да се превърне в наситена пара или чрез охлаждане при постоянен обем, или чрез компресиране при постоянна температура.

Критично състояние

Наличието на свободна повърхност на течност позволява да се посочи къде се намира течната фаза на веществото и къде е газообразната фаза. Рязката разлика между течността и нейните пари се обяснява с факта, че плътността на течността е многократно по-голяма от тази на парата. Ако нагреете течност в херметически затворен съд, тогава поради разширяване нейната плътност ще намалее, а плътността на парата над нея ще се увеличи. Това означава, че разликата между течността и нейните наситени пари се изглажда и при достатъчно висока температура изчезва напълно. Температурата, при която разликите в физични свойствамежду течност и нейните наситени пари и техните плътности стават равни, се наричакритична температура.

Критична точка

За да се образува течност от газ, средната потенциална енергия на привличане на молекулите трябва да надвишава тяхната средна кинетична енергия.

Критична температурамаксималната температура, при която парата се превръща в течност.Критичната температура зависи от потенциалната енергия на взаимодействие между молекулите и следователно е различна за различните газове. Поради силното взаимодействие на водните молекули, водната пара може да се превърне във вода дори при температури от . В същото време втечняването на азота става само при температура по-ниска от = -147˚, т.к. азотните молекули взаимодействат слабо една с друга.

Друг макроскопичен параметър, който влияе на прехода пара-течност, е налягането. С увеличаване на външното налягане по време на компресията на газа средното разстояние между частиците намалява, силата на привличане между тях се увеличава и съответно се увеличава средната потенциална енергия на тяхното взаимодействие.

наляганенаситена пара при нейната критична температура се нарича критичен. Това е възможно най-високото налягане на наситените пари на дадено вещество.

Състояние на материята с критични параметри се извиква критичен(критична точка) . Всяко вещество има своя критична температура и налягане.

В критично състояние специфичната топлина на изпарение и коеф повърхностно напрежениетечности. При температури над критичните, дори при много високо налягане, превръщането на газ в течност е невъзможно, т.е. Течността не може да съществува над критичната температура. При свръхкритични температури е възможно само парообразното състояние на веществото.

Втечняването на газове е възможно само при температури под критичната температура. За да се втечнят, газовете се охлаждат до критична температура, като например чрез адиабатно разширение, и след това се компресират изотермично.

кипене

Външно явлението изглежда така:Бързо нарастващите мехурчета се издигат от целия обем на течността към повърхността, спукват се на повърхността и парата се отделя в околната среда.

MKT обяснява кипенето по следния начин:В течността винаги има въздушни мехурчета, в тях се получава изпарение. Затвореният обем на мехурчетата се оказва запълнен не само с въздух, но и с наситена пара. При нагряване на течността налягането на наситените пари в тях нараства по-бързо от налягането на въздуха. Когато в достатъчно нагрята течност налягането на наситените пари в мехурчетата стане по-голямо от външното налягане, те увеличават обема си и подемна сила, която надвишава тяхната гравитация, повдига мехурчетата към повърхността. Плаващите мехурчета започват да се пукат, когато при определена температура налягането на наситените пари в тях надвиши налягането над течността. Температурата на течността, при която налягането на нейните наситени пари в мехурчетата е равно или надвишава външното налягане на течността, се нарича точка на кипене.

Точката на кипене на различните течности е различна, защото налягането на наситените пари в техните мехурчета се сравнява със същото външно налягане при различни температури. Например, налягането на наситените пари в мехурчета е равно на нормалното атмосферно налягане за вода при 100˚C, за живак при 357˚C, за алкохол при 78˚C, за етер при 35˚C.

Точката на кипене остава постоянна по време на процеса на кипене,защото цялата топлина, която се подава към нагрятата течност, се изразходва за изпаряване.

Точката на кипене зависи от външното налягане върху течността: с увеличаване на налягането температурата се повишава; С намаляването на налягането температурата намалява.Например, на надморска височина 5 km, където налягането е 2 пъти по-ниско от атмосферното налягане, точката на кипене на водата е 83˚C, в котлите на парните машини, където налягането на парата е 15 atm. (), температурата на водата е около 200˚С.

Влажност на въздуха

Във въздуха винаги има водна пара, така че можем да говорим за влажност на въздуха, която се характеризира със следните стойности:

1.Абсолютна влажносте плътността на водната пара във въздуха (или налягането, което тази пара създава (.

Абсолютната влажност не дава представа за степента на насищане на въздуха с водни пари. Едно и също количество водна пара при различни температури създава различно усещане за влажност.

2.Относителна влажност- е отношението на плътността (налягането) на водните пари, съдържащи се във въздуха при дадена температура, към плътността (налягането) на наситените пари при същата температура : или

– абсолютна влажност при дадена температура; - плътност, налягане на наситените пари при същата температура. Плътността и налягането на наситените водни пари при всяка температура могат да бъдат намерени в таблицата. Таблицата показва, че колкото по-висока е температурата на въздуха, толкова по-голяма трябва да бъде плътността и налягането на водните пари във въздуха, за да бъде наситен.

Познавайки относителната влажност, можете да разберете с какъв процент водната пара във въздуха при дадена температура е далеч от насищане. Ако парата във въздуха е наситена, тогава . Ако , тогава във въздуха няма достатъчно пара, за да се достигне състояние на насищане.

Фактът, че парата във въздуха става наситена, се съди по появата на влага под формата на мъгла или роса. Температурата, при която водната пара във въздуха става наситена, се нарича Точка на оросяване.

Парата във въздуха може да бъде наситена чрез добавяне на пара чрез допълнително изпаряване на течността, без да се променя температурата на въздуха, или ако във въздуха има количество пара, понижете температурата му.

Нормалната относителна влажност, най-благоприятна за хората, е 40 - 60%. Голямо значениеима познания за влажността в метеорологията за прогнозиране на времето. В тъкаческото и сладкарското производство е необходима определена влажност за нормалното протичане на процеса. Съхраняването на произведения на изкуството и книги изисква поддържане на необходимата влажност на въздуха.

Уреди за определяне на влажността:

1. Кондензационен хигрометър (позволява ви да определите точката на оросяване).

2. Хигрометър за коса (принципът на действие се основава на зависимостта на дължината на обезмаслената коса от влажността) измерва относителната влажност като процент.

3. Психрометърът се състои от два термометъра, сух и овлажнен. Резервоарът на навлажнения термометър се увива в кърпа, потопена във вода. Поради изпарението от тъканта, температурата на навлажнената е по-ниска от тази на сухата. Разликата в показанията на термометъра зависи от влажността на околния въздух: колкото по-сух е въздухът, толкова по-интензивно е изпарението от тъканта, толкова по-голяма е разликата в показанията на термометъра и обратно. Ако влажността на въздуха е 100%, тогава показанията на термометъра са еднакви, т.е. разликата в показанията е 0. За определяне на влажността с помощта на психрометър се използва психрометрична таблица.

Топене и кристализация

При топене твърдоРазстоянието между частиците, образуващи кристалната решетка, се увеличава, а самата решетка се разрушава. Процесът на топене изисква енергия. При нагряване на твърдо тяло се увеличава кинетичната енергия на вибриращите молекули и съответно амплитудата на техните вибрации. При определена температура, т.нар точка на топене, редът в подреждането на частиците в кристалите се нарушава, кристалите губят своята форма. Веществото се топи, преминавайки от твърдо състояние в течно състояние.

При кристализацияМолекулите се събират, за да образуват кристална решетка. Кристализацията може да настъпи само когато течността освободи енергия. Тъй като разтопеното вещество се охлажда, средната кинетична енергия и скоростта на молекулите намаляват. Силите на привличане могат да задържат частиците близо до тяхното равновесно положение. При определена температура, т.нар температура на втвърдяване (кристализация),всички молекули се намират в положение на стабилно равновесие, тяхното разположение става подредено - образува се кристал.

Топенето на твърдо вещество става при същата температура, при която веществото се втвърдява

Всяко вещество има своя точка на топене. Например точката на топене на хелия е -269,6˚С, на живака -38,9˚С, на медта 1083˚С.

По време на процеса на топене температурата остава постоянна. Количеството топлина, подадено отвън, се използва за разрушаване на кристалната решетка.

По време на процеса на втвърдяване, въпреки че топлината се отстранява, температурата не се променя. Енергията, освободена по време на кристализацията, се изразходва за поддържане на постоянна температура.

Докато цялото вещество се разтопи или цялото вещество се втвърди, т.е. Докато твърдата и течната фаза на дадено вещество съществуват заедно, температурата не се променя.

TV+течност течност+тв

, къде е количеството топлина, - количеството топлина, необходимо за стопяване на вещество, отделено по време на кристализацията на веществото по маса

- специфична топлина на топенеколичеството топлина, необходимо за стопяване на вещество с тегло 1 kg при неговата точка на топене.

Какво количество топлина се изразходва по време на топенето на определена маса от веществото, същото количество топлина се отделя по време на кристализацията на тази маса.

Също наричан специфична топлина на кристализация.

В точката на топене вътрешната енергия на веществото в течно състояние е по-голяма от вътрешната енергия на същата маса вещество в твърдо състояние.

При Голям бройКогато дадено вещество се разтопи, неговият обем се увеличава, а плътността му намалява. При втвърдяване, напротив, обемът намалява, а плътността се увеличава. Например твърдите нафталинови кристали потъват в течен нафталин.

Някои вещества, например бисмут, лед, галий, чугун и др., Компресират се при топене и се разширяват при втвърдяване. Тези отклонения от общото правило се обясняват със структурните особености на кристалните решетки. Следователно водата се оказва по-плътен от лед, ледът плува във водата. Разширяването на водата по време на замръзване води до разрушаване на скалите.

Промяната в обема на металите по време на топене и втвърдяване е от съществено значение в леярството.

Опитът показва това промяна във външния натиск върху твърдовлияе върху точката на топене на веществото. За тези вещества, които се разширяват по време на топене, увеличаването на външното налягане води до повишаване на температурата на топене, т.к. усложнява процеса на топене. Ако веществата се компресират по време на топене, тогава за тях увеличаването на външното налягане води до намаляване на температурата на топене, т.к. подпомага процеса на топене. Само много голямо увеличение на налягането забележимо променя точката на топене. Например, за да се намали температурата на топене на леда с 1˚C, налягането трябва да се увеличи със 130 atm. Точката на топене на веществото при нормално атмосферно налягане се нарича точка на топене на вещество.