Свойства паров. Критическое состояние

Имея свободную поверхность жидкость постоянно испаряется, т.е. молекулы которые имеют достаточную энергию покидают жидкость. Однако на ряду с испарением присутствует и конденсация - молекулы возвращаются в жидкость.

Когда испарение преобладает над конденсацией, то объем жидкости с течением времени уменьшается. Однако, если закрыть сосуд с жидкостью, то в конце концов уменьшение объема остановится и наступит динамическое равновесие.

Динамическое равновесие – состояние, когда количество испарившихся молекул равняется количеству сконденсировавшихся молекул за единицу времени.

Насыщенный пар – пар, который находится в динамическом равновесии с жидкостью.

Ненасыщенный пар – испарение преобладает над конденсацией. Динамического равновесия нет.

Если попытаться измерять изменение давление насыщенного от температуры (a, рис 8.3), то видно, что он не соответствует закону Шарля. Это объясняется тем, что интенсивность испарения растет изменяя концентрацию газа.

На рис 8.4 можно заметить, что давление насыщенного пара также не зависит от изменения объема. Это происходит потому, что увеличивая объем испарение начинает преобладать над конденсацией, так что концентрация не меняется.

Заметим, однако, если жидкость в жидкой фазе закончится, то необычное поведение пара исчезнет.

Давление насыщенного пара можно описать уравнением . Следующая диаграмма иллюстрирует, почему давление насыщенного пара не зависит от объема. Места, где давление не зависит от объема, это состояние жидкость+пар.

Через точку К проходит изотерма, соответствующая критической температуре. Если температура вещества будет выше критической температуры и критического давления, оно не перейдет в жидкую фазу. А точнее плотность жидкости совпадет с плотностью пара. В таком случае не будет видно границы раздела жидкой и газовой фаз. Такое состояние называют критическим. Например, для воды t_кр=374 ^oC.

Кипение

Кипение – процесс парообразования во всем объеме жидкости.

Для того чтобы началось кипение - давление насыщенного пара должно уравновесить внешнее давление p_н=p_внешн (для того чтобы пузырьки начали образовываться в объеме жидкости) и равномерно нагретая жидкость до температуры кипения. Таким образом температура кипения зависит от давления.

Температура кипения – это значение температуры, при которой для данного давления начнется кипение.

Точка кипения – это температура кипения при атмосферном давлении.

Рисунок иллюстрирует процесс кипения. а,б,в - жидкость неравномерно нагрета, хотя есть области где температура соответствует температуре кипения. г – условия кипения.

Замечание: испарение происходит только со свободной поверхности жидкости. Чтобы кипение началось, необходимо также наличие свободной поверхности внутри объема жидкости. Это возможно только при наличии неоднородностей (растворенного газа) внутри жидкости. В противном случае если взять однородную, чистую жидкость она может не закипеть и перейдет в состояние перегретой жидкости.

Влажность воздуха

Абсолютная влажность

Максимальная влажность для данной температуры – это плотность насыщенного пара

Относительная влажность

Жидкость

Жидкость – агрегатное состояние между газовым и твердым.

Свойства:

1. Жидкость в гравитационном поле принимает форму сосуда.

2. Расстояния между молекулами сравнимы с размерами молекул

3. Текучесть

4. Упругость

Близкая расположенность молекул ведет к локальному упорядочиванию. Время существования такого порядка ≈10^-10-10^-12 секунд. При нагревании время упорядочивания совсем уменьшается.