To'yingan bug' suyuqlik yoki qattiq moddalar bilan muvozanatda bo'lgan bug'dir. Moddaning to'yingan bug' bosimi uning tabiati va haroratiga bog'liq.

Suyuqlik va bug 'o'rtasidagi muvozanat dinamikdir: ular o'rtasida zarralar (atomlar, molekulalar) uzluksiz almashinuvi mavjud va vaqt birligida interfeys birliklari orqali ko'plab zarralar qaytib kelganda bug'ga uchib chiqadi.

To'yingan bug 'bosimi harorat oshishi bilan ortadi. Miqdoriy jihatdan bu bog'liqlik Klauzius-Klapeyron tenglamasi bilan ifodalanadi.

bu erda R - to'yingan bug'ning bosimi; T - mutlaq harorat;

DN - bug'lanishning molyar issiqligi; R - universal gaz doimiysi.

Bu tenglamani DN=f(T) deb faraz qilib, integrallashtirib olamiz

lnP = - + const(2)

ln = - ( - ). (3)

(2) tenglama lnP - koordinatalarida to'g'ri chiziqli bog'liqlikka mos keladi. To'g'ri chiziq qiyaligi tangensi bo'yicha bug'lanish issiqligini DN aniqlash mumkin, chunki DN = -Rtga, bu erda a - to'g'ri chiziq va abscissa o'qidan hosil bo'lgan burchak. Integratsiya konstantasining qiymati bosim ifodalangan o'lchamga bog'liq va natijada olingan to'g'ri chiziqdagi lnP ning istalgan qiymatidan topilishi mumkin.

Gibbs faza qoidasiga ko'ra, muvozanat suyuqlik-bug' tizimi bir erkinlik darajasiga ega. Bu shuni anglatadiki, moddaning to'yingan bug' bosimi faqat haroratga bog'liq. Bu ishda mustaqil o'zgaruvchi eksperimentator tomonidan o'rnatiladigan tashqi bosim, bog'liq o'zgaruvchi esa qaynash nuqtasidir.

Ishning maqsadi- to‘yingan bug‘ bosimini o‘lchashning dinamik usuli bilan tanishish, berilgan modda uchun to‘yingan bug‘ bosimining haroratga bog‘liqligini aniqlash va bug‘lanish issiqligini grafikdan hisoblash.

ISH TARTIBI

Dinamik usul suyuqlikning turli bosimdagi qaynash nuqtalarini aniqlashga asoslangan. Qaynatish to'yingan bug' bosimi tashqi bosimga teng bo'lgan haroratda sodir bo'lganligi sababli, turli bosimlarda qaynash haroratini o'lchash to'yingan bug' bosimining haroratga bog'liqligini beradi.

Ishni bajarish uchun o'rnatish rasmda ko'rsatilgan.

U ishlaydigan idish 1 dan iborat bo'lib, unda suyuqlik bug'lanadi; bug 'kondensatsiyalangan qayta oqim kondensatori 2; bosim o'lchagich 3; suv hammomi bilan isituvchi 4 5. Termometr 6 probka orqali tekshiriluvchi suyuqlik bilan ishlaydigan idishga kiritiladi, uning uchi paxta momig'i bilan bog'lanadi.

qaynash nuqtasini to'g'ridan-to'g'ri yuzaga o'lchab, suyuqlikning haddan tashqari qizishi tufayli xatolardan qoching.

Kranni yoping, tizimni boshqaruvchi tomonidan belgilangan bosimga evakuatsiya qiling. Tizimning mahkamligini tekshiring. Agar 10 daqiqada bosim 2,6 · 10 -3 atm dan oshmasa, etarli deb hisoblanadi. Suv jo'mragini ehtiyotkorlik bilan ochib, muzlatgichga suv quying. Isitgichni yoqing va suyuqlik harorati ko'tarilishini kuzating. Termometrda simob ko'tarilishining to'xtashi suyuqlikning qaynashini ko'rsatadi. O'qishlarni yozib oling

termometr va manometr. Krandan foydalanib, qurilmani atmosfera bilan bog'lab, bosimni 0,04 atm ga oshiring. Bunday holda, termometrdagi simob ko'tariladi va yangi bosimga mos keladigan qaynash nuqtasida to'xtaydi. Tizimdagi bosimni barometrik bosimga etkazish uchun operatsiyalarni kerak bo'lganda ko'p marta takrorlang.

O'lchov natijalarini jadvalga yozing:

Olingan ma'lumotlar asosida: 1) tekshirilayotgan suyuqlik bug' bosimining R – T, 0 S va lnP – , K koordinatalaridagi haroratga bog'liqligini chizing; 2) suyuqlikning bug'lanish issiqligini grafik va (3) tenglama bo'yicha uchta harorat oralig'ida aniqlash; 3) 1 mol moddaning bug'lanishida entropiyaning o'zgarishini aniqlang.

TEST SAVOLLARI

“Bir komponentli sistemada fazaviy muvozanatlar” mavzusida

1. Birinchi va ikkinchi turdagi fazali o'tishlar.

2. Fazalarning muvozanatli birga yashash sharti.

3. Klauzius-Klapeyron tenglamasi (hosil qilish).

4. Suyuq bug 'muvozanati uchun harorat va bosim o'rtasidagi qanday bog'liqlik xos? Nega?

5. Ko'pchilik moddalar uchun bosim va erish nuqtasi o'rtasidagi qanday bog'liqlik ko'proq xosdir? Nima uchun bu munosabatlar suv uchun farq qiladi?

6. Qanday va nima uchun bug'lanish issiqligi haroratga bog'liq?

7. To‘yingan bug‘ bosimi va harorat o‘rtasidagi bog‘liqlik qaysi koordinatalarda to‘g‘ri chiziq shaklida ifodalanadi va bu holda bug‘lanish issiqligining o‘rtacha qiymatini qanday aniqlash mumkin?

8. Dinamik muvozanat va to‘yingan bug‘ bosimi nima?

9. Suv holatining diagrammasi. Qanday qilib Atmosfera bosimi suvning qaynash nuqtasi? Nega?

10. lnP - turli moddalar uchun bog'liqliklar mavjud. Ushbu chiziqlarning qiyaligini nima aniqlaydi?

Mavzu 2. FAZA O'TISHLARI.

Fazali o'tish ( fazali transformatsiya) - moddaning bir fazadan ikkinchi fazaga o'zgarishi bilan tashqi sharoitlarning o'zgarishi (masalan, harorat, bosim, magnit va elektr maydonlari va boshqalar), o'zgarish bilan birga. jismoniy xususiyatlar va moddaning parametrlari.
Harorat, bosim yoki boshqa qiymatlar jismoniy miqdor fazali o'tish sodir bo'ladigan o'tish nuqtasi deb ataladi. Fazali o'tishning ikki turi mavjud.

BIRINCHI TURLI FAZA O'TISHLARI

Birinchi turdagi fazali o'tish paytida, bunday termodinamik

moddalarning zichligi, tarkibiy qismlarining konsentratsiyasi kabi xususiyatlari; muayyan hajm, saqlangan ichki energiya miqdori, ya'ni. ma'lum miqdorda issiqlik ajralib chiqadi yoki so'riladi, bu o'tish issiqligi deb ataladi. Bundan tashqari, bu vaqt ichida emas, balki harorat, bosim va boshqalarning o'zgarishi bilan bu miqdorlarning keskin o'zgarishini nazarda tutadi. Birinchi tartibli fazali o'tishlarning eng keng tarqalgan misollari:

• erish va kristallanish
• bug'lanish va kondensatsiya
• sublimatsiya va desublimatsiya

IKKINCHI TURLI FAZA O'TISHLARI

Ikkinchi tartibli fazaga o'tish vaqtida zichlik va ichki energiya o'zgartirmang, shuning uchun yalang'och ko'z shunday fazali o'tish ko'rinmas bo'lishi mumkin. O'tishni harorat va bosimga nisbatan ularning hosilalari boshdan kechiradi: issiqlik sig'imi, termal kengayish koeffitsienti, turli xil sezuvchanlik va boshqalar Ya'ni. ikkinchi turdagi fazaviy o'tishlar energiya (issiqlik) ning chiqishi yoki yutilishi bilan emas, balki moddaning strukturasining simmetriyasining o'zgarishi bilan birga keladi. Ikkinchi darajali fazali o'tishlarning eng keng tarqalgan misollari:

• tizimning muhim nuqtadan o'tishi
• paramagnit-ferromagnit o'tish
• metallar va qotishmalarning o'ta o'tkazuvchanlik holatiga o'tishi
• suyuq geliyning o'ta suyuqlik holatiga o'tishi
• amorf materiallarning shishasimon holatga o'tishi

Zamonaviy fizika uchinchi yoki undan yuqori darajadagi fazali o'tishlarga ega bo'lgan tizimlarni ham o'rganadi. Yaqinda keng foydalanish kvant fazasi o'tish kontseptsiyasini oldi, ya'ni. fazaviy o'tish klassik termal tebranishlar bilan emas, balki hatto mavjud bo'lgan kvantlar tomonidan boshqariladi. mutlaq nol Nernst teoremasi tufayli klassik fazaga o'tishni amalga oshirib bo'lmaydigan haroratlar.

Keling, birinchi darajali fazali o'tishlar bilan bog'liq bo'lgan bizni qiziqtiradigan hodisalarni batafsil ko'rib chiqaylik.

BUGLANISH, KONDENSATSIYA, QAYNASH.

TO'YINGAN VA TO'YINMAGAN JUFTLAR.

Har qanday modda ma'lum sharoitlarda turli agregatsiya holatida bo'lishi mumkin - qattiq, suyuq va gazsimon. biridan o'tishlar agregatsiya holati ikkinchisiga birinchi tartibdagi fazali o'tishlar.

Bug'lanish va kondensatsiya moddaning suyuq va gazsimon fazalari orasidagi fazaviy oʻtishlardir.

Hammasi haqiqiy gazlar(kislorod, azot, vodorod va boshqalar) muayyan sharoitlarda suyuqlikka aylana oladi. Biroq, bunday o'zgarish faqat ma'lum bir haroratdan past haroratlarda sodir bo'lishi mumkin kritik harorat T cr. Masalan, suv uchun kritik harorat 647,3 K, azot uchun 126 K, kislorod uchun 154,3 K. Xona haroratida (≈ 300 K) suv ham suyuq, ham gazsimon holatda bo'lishi mumkin, azot va kislorod faqat suvda mavjud. gazlar shakli.

bug'lanish orqali suyuq holatdan gazsimon holatga o'tish fazasi deyiladi. Molekulyar kinetik nazariya nuqtai nazaridan bug'lanish - bu suyuqlik yuzasidan eng tez molekulalarning uchib chiqishi, kinetik energiya bu ularning suyuqlikning qolgan molekulalari bilan bog'lanish energiyasidan oshadi. Bu qolgan molekulalarning o'rtacha kinetik energiyasini pasayishiga olib keladi, ya'ni suyuqlikning sovishi (agar atrofdagi jismlardan energiya ta'minoti bo'lmasa).

Kondensatsiya bug'lanishning teskari jarayonidir. Kondensatsiya paytida bug 'molekulalari suyuqlikka qaytadi.

Yopiq idishda suyuqlik va uning bug'i bir holatda bo'lishi mumkin dinamik muvozanat, suyuqlikdan chiqadigan molekulalar soni bug'dan suyuqlikka qaytgan molekulalar soniga teng bo'lganda, ya'ni bug'lanish va kondensatsiya tezligi bir xil bo'lganda. Bunday tizim deyiladi ikki fazali . Suyuqligi bilan muvozanatda bo'lgan bug' deyiladi boy.

Bir soniyada suyuqlikning sirt birligidan chiqariladigan molekulalar soni suyuqlikning haroratiga bog'liq. Bug'dan suyuqlikka qaytadigan molekulalar soni bug' molekulalarining kontsentratsiyasiga va shunga bog'liq o'rtacha tezlik bug'ning harorati bilan belgilanadigan ularning termal harakati. Bundan kelib chiqadiki, ma'lum bir modda uchun suyuqlik va uning bug'lari muvozanatidagi bug' molekulalarining kontsentratsiyasi ularning muvozanat harorati bilan belgilanadi. Haroratning oshishi bilan bug'lanish va kondensatsiya jarayonlari o'rtasida dinamik muvozanatning o'rnatilishi bug' molekulalarining yuqori konsentratsiyasida sodir bo'ladi. Gazning (bug'ning) bosimi uning kontsentratsiyasi va harorati bilan aniqlanganligi sababli, biz xulosa qilishimiz mumkin: bosim toʻyingan bugʻ p Berilgan moddaning 0 i faqat uning haroratiga bog'liq va hajmga bog'liq emas. Demak, tekislikdagi real gazlarning izotermlari ( p, V) ikki fazali tizimga mos keladigan gorizontal qismlarni o'z ichiga oladi (3.4.1-rasm).

Haroratning ko'tarilishi bilan to'yingan bug 'bosimi va uning zichligi ortadi, suyuqlikning zichligi esa issiqlik kengayish tufayli kamayadi. Kritik haroratga teng haroratda T kr berilgan modda uchun bug 'va suyuqlik zichligi bir xil bo'ladi. Da T > T cr suyuqlik va uning orasidagi jismoniy farqlar yo'qoladi to'yingan bug '.

Agar izotermik siqilgan bo'lsa to'yingan bug ' da T < T cr, keyin uning bosimi to'yingan bug'ning bosimiga teng bo'lguncha ortadi. Hajmining yanada kamayishi bilan idishning pastki qismida suyuqlik hosil bo'ladi va suyuqlik va uning to'yingan bug'lari o'rtasida dinamik muvozanat o'rnatiladi. Hajmining pasayishi bilan bug'ning ortib borayotgan qismi kondensatsiyalanadi va uning bosimi o'zgarishsiz qoladi (izotermiyadagi gorizontal qism). Barcha bug 'suyuqlikka aylanganda, suyuqlikning past siqilishi tufayli bosim hajmining yanada pasayishi bilan keskin ortadi.

Ikki fazali hududni aylanib o'tib, gaz holatidan suyuq holatga o'tish mumkin. Buning uchun siz tanqidiy nuqtani chetlab o'tib, jarayonni yakunlashingiz kerak K. Ushbu turdagi mumkin bo'lgan jarayonlardan biri 1-rasmda siniq chiziq bilan ko'rsatilgan ABC.

DA atmosfera havosi suv bug'i har doim ma'lum bir qisman bosimda mavjud p, bu odatda to'yingan bug' bosimidan kamroq p 0 . Munosabat p / p 0 , foiz sifatida ifodalangan, deyiladi nisbiy namlik havo.

To'yinmagan bug'ni holat tenglamasi yordamida nazariy jihatdan tavsiflash mumkin ideal gaz haqiqiy gazlar uchun odatiy cheklovlar ostida: bug 'bosimi juda yuqori bo'lmasligi kerak (amalda p≤ (10 6 –10 7) Pa) va uning harorati har bir modda uchun belgilangan qiymatdan yuqori. Ideal gaz qonunlari har bir harorat uchun to'yingan bug'ga taxminan qo'llanilishi mumkin T bosim p 0 to'yingan bug 'bilan aniqlanadi muvozanat egri chizig'ip 0 (T) ma'lum bir modda uchun.

Bosim p To'yingan bug'ning 0 darajasi harorat oshishi bilan juda tez ortadi T. Giyohvandlik p 0 (T) ideal gaz qonunlaridan olinishi mumkin emas. Molekulalarning doimiy konsentratsiyasida gazning bosimi haroratga to'g'ridan-to'g'ri proportsional ravishda ortadi. To'yingan bug'da harorat oshishi bilan molekulyar harakatning o'rtacha kinetik energiyasi emas, balki ularning konsentratsiyasi ham ortadi. Shuning uchun to'yingan bug'ning bosimi molekulalarning doimiy konsentratsiyasida ideal gaz bosimiga qaraganda haroratning oshishi bilan tezroq ortadi.

Bug'lanish nafaqat sirtdan, balki suyuqlikning asosiy qismida ham sodir bo'lishi mumkin. Suyuqliklar har doim mayda gaz pufakchalarini o'z ichiga oladi. Agar suyuqlikning to'yingan bug' bosimi tashqi bosimga teng yoki undan katta bo'lsa (ya'ni, pufakchalardagi gaz bosimi), suyuqlik pufakchalarga bug'lanadi. Bug 'bilan to'ldirilgan pufakchalar kengayadi va yuzaga suzib chiqadi. Bu jarayon deyiladi qaynash . Shunday qilib, suyuqlikning qaynashi uning bosimi bo'lgan haroratda boshlanadi to'yingan bug'lar tashqi bosimga teng bo'ladi.

Xususan, normal atmosfera bosimida suv 100 ° S da qaynaydi. Bu shuni anglatadiki, bu haroratda suvning to'yingan bug 'bosimi 1 atm. Tog'larga ko'tarilganda atmosfera bosimi pasayadi va shuning uchun suvning qaynash nuqtasi pasayadi (har 300 metr balandlikda taxminan 1 ° C). 7 km balandlikda bosim taxminan 0,4 atmni tashkil qiladi va qaynash nuqtasi 70 ° C ga tushadi.

Germetik yopilgan idishda suyuqlik qaynay olmaydi, chunki har bir harorat qiymatida suyuqlik va uning to'yingan bug'i o'rtasida muvozanat o'rnatiladi. Muvozanat egri chizig'i bo'ylab p 0 (T) turli bosimlarda suyuqlikning qaynash temperaturasini aniqlash mumkin.

1-rasmda ko'rsatilgan haqiqiy gaz izotermalari rasmida bug'lanish va kondensatsiya jarayonlari, ya'ni moddaning gazsimon va suyuq fazalari orasidagi fazaviy o'tish tasvirlangan. Aslida, bu rasm to'liq emas, chunki har qanday modda gazsimon va suyuq holatdan o'tishi mumkin qattiq holat. Belgilangan haroratda T bir moddaning ikki fazasi o'rtasidagi termodinamik muvozanat faqat tizimdagi ma'lum bir bosimdagina mumkin. Muvozanat bosimining haroratga bog'liqligi deyiladi fazaviy muvozanat egri chizig'i . Bunga misol qilib muvozanat egri chizig'ini keltirish mumkin p 0 (T) toʻyingan bugʻ va suyuqlik. Agar berilgan moddaning turli fazalari orasidagi muvozanat egri chiziqlari tekislikda chizilgan bo'lsa ( p, T), keyin ular bu tekislikni moddaning bir hil agregat holatida - qattiq, suyuq yoki gazsimon holatda mavjud bo'lgan alohida hududlarga ajratadilar (2-rasm). Koordinatalar tizimida tasvirlangan ( p, T) muvozanat egri chiziqlari deyiladi faza diagrammasi .

Egri chiziq 0 T, qattiq va gazsimon fazalar orasidagi muvozanatga mos keladigan, deyiladi sublimatsiya egri chizig'i. Egri chiziq TK suyuqlik va bug' orasidagi muvozanat deyiladi bug'lanish egri chizig'i, u kritik nuqtada tugaydi K. Egri chiziq TM qattiq va suyuqlik orasidagi muvozanat deyiladi erish egri chizig'i.

Muvozanat egri chiziqlari bir nuqtada yaqinlashadi T, bunda barcha uch faza muvozanatda birga yashashi mumkin. Bu nuqta deyiladi uch nuqta.

Ko'p moddalar uchun bosim p uchlik nuqtada tr 1 atm ≈ 10 5 Pa dan kam. Bunday moddalar atmosfera bosimida qizdirilganda eriydi. Masalan, uch nuqta suv (3-rasm) koordinatalariga ega T tr = 273,16 K, p tr \u003d 6.02 10 2 Pa va Kelvinning mutlaq harorat shkalasini kalibrlash uchun mos yozuvlar sifatida ishlatiladi.

Biroq, bundaylar ham bor Suvning 3 fazali diagrammasi

mavjud bo'lgan moddalar p tr

1 atm dan oshadi. Shunday qilib, uchun

karbonat angidrid (CO 2) bosimi

p tr = 5,11 atm va harorat

T tr = 216,5 K. Shuning uchun atmosferada

bosim, qattiq karbonat angidrid mumkin

faqat past haroratlarda mavjud va ichida suyuqlik holati da p= 1 atm u umuman mavjud emas. Qattiq holatda karbonat angidrid 173 K yoki -80 ° C haroratda atmosfera bosimida bug'lari bilan muvozanatda bo'ladi. Bu keng qo'llaniladigan "quruq muz" bo'lib, u hech qachon erimaydi, faqat bug'lanadi (sublimes).

Qaynatgandan so'ng, suvning harorati ko'tarilishni to'xtatadi va to'liq bug'lanishgacha o'zgarishsiz qoladi. Bug'lanish - bu qaynayotgan suyuqlik bilan bir xil harorat ko'rsatkichiga ega bo'lgan suyuqlik holatidan bug'ga o'tish jarayoni. Bu bug'lanish to'yingan bug' deb ataladi. Barcha suv bug'langanda, issiqlikning keyingi qo'shilishi haroratni oshiradi. To'yingan darajadan oshib ketgan qizdirilgan bug 'o'ta qizdirilgan deb ataladi. Sanoatda to'yingan bug' odatda isitish, pishirish, quritish yoki boshqa ilovalar uchun ishlatiladi. Superheated faqat turbinalar uchun ishlatiladi. Har xil turdagi bug'lar turli xil almashinuv potentsial energiyalariga ega va bu ularning butunlay boshqa maqsadlarda ishlatilishini oqlaydi.

Steam uchta jismoniy holatdan biri sifatida

Moddaning umumiy molekulyar va atom tuzilishini tushunish va bu bilimlarni muz, suv va bug'da qo'llash bug'ning xususiyatlarini yaxshiroq tushunishga yordam beradi. Molekula har qanday element yoki birikmaning eng kichik birligidir. U, o'z navbatida, vodorod va kislorod kabi asosiy elementlarni belgilaydigan atomlar deb ataladigan undan ham kichikroq zarralardan iborat. Ushbu atom elementlarining o'ziga xos birikmalari moddalarning kombinatsiyasini ta'minlaydi. Ushbu birikmalardan biri kimyoviy formula H 2 O, molekulalari 2 vodorod atomi va 1 kislorod atomidan iborat. Uglerod ham juda ko'p, u barcha organik moddalarning asosiy tarkibiy qismidir. Ko'pgina minerallar uchta fizik holatda mavjud bo'lishi mumkin ( qattiq, suyuqlik va bug '), ular fazalar deb ataladi.

Bug 'hosil qilish jarayoni

Suv qaynash nuqtasiga yaqinlashganda, ba'zi molekulalar qaytib kelishdan oldin sirt ustidagi kosmosdagi suyuqlikdan bir lahzada ajralib chiqishga imkon beradigan tezlikka erishish uchun etarli kinetik energiya oladi. Keyinchalik qizdirish ko'proq qo'zg'alishga olib keladi va suyuqlikni tark etishga tayyor bo'lgan molekulalar soni ortadi. Atmosfera bosimida to'yinganlik harorati 100 ° C ni tashkil qiladi. Bu bosimdagi qaynash nuqtasi bo'lgan bug' quruq to'yingan bug' deb ataladi. Muzdan suvga fazali o'tish kabi, bug'lanish jarayoni ham teskari (kondensatsiya) bo'ladi. Kritik nuqta suvning suyuq holatda bo'lishi mumkin bo'lgan eng yuqori haroratdir. Bu nuqtadan yuqorida bug'ni gaz deb hisoblash mumkin. Gazsimon holat diffuz holatga o'xshaydi, bunda molekulalar deyarli cheksiz harakatlanish imkoniyatiga ega.

O'zgaruvchilar munosabati

Muayyan haroratda suyuq suv bilan muvozanatda mavjud bo'lgan ma'lum bir bug 'bosimi mavjud. Agar bu ko'rsatkich oshsa, bug 'haddan tashqari qizib ketadi va quruq deb ataladi. Bosim va harorat o'rtasida bog'liqlik mavjud: bir qiymatni bilib, boshqasini aniqlashingiz mumkin. Bug'ning holati uchta o'zgaruvchi bilan belgilanadi: bosim, harorat va hajm. Quruq to'yingan bug 'bir vaqtning o'zida bug' va suv mavjud bo'lishi mumkin bo'lgan holat. Boshqacha qilib aytganda, bu bug'lanish tezligi kondensatsiya tezligiga teng bo'lganda sodir bo'ladi.

To`yingan bug` va uning xossalari

To'yingan bug'ning xususiyatlarini muhokama qilganda, u ko'pincha ideal gaz bilan taqqoslanadi. Ularda umumiy narsa bormi yoki bu noto'g'ri tushunchami? Birinchidan, doimiy harorat darajasida zichlik hajmga bog'liq emas. Vizual ravishda buni quyidagicha tasavvur qilish mumkin: harorat ko'rsatkichlarini o'zgartirmasdan, bug 'idishining hajmini vizual ravishda kamaytirishingiz kerak. Kondensatsiyalangan molekulalar soni bug'langanlar sonidan oshib ketadi va bug' muvozanat holatiga qaytadi. Natijada, zichlik doimiy parametr bo'ladi. Ikkinchidan, bosim va hajm kabi xususiyatlar bir-biridan mustaqildir. Uchinchidan, hajmli xarakteristikalar o'zgarmasligini hisobga olsak, molekulalarning zichligi harorat ko'tarilganda ortadi, pasayganda esa kamroq bo'ladi. Aslida, qizdirilganda suv tezroq bug'lana boshlaydi. Bu holatda muvozanat buziladi va bug 'zichligi avvalgi holatiga qaytmaguncha tiklanmaydi. Aksincha, kondensatsiya paytida to'yingan bug'ning zichligi pasayadi. Ideal gazdan farqli o'laroq, to'yingan bug'ni chaqirish mumkin emas yopiq tizim chunki u doimo suv bilan aloqa qiladi.

Isitish sohasidagi afzalliklar

To'yingan bug 'suyuq suv bilan bevosita aloqada bo'lgan sof bug'dir. Bu, ayniqsa, issiqlik energiyasining ajoyib manbai bo'lgan ko'plab xususiyatlarga ega yuqori haroratlar(100 ° C dan yuqori). Ulardan ba'zilari:

Har xil turdagi bug'lar

Bug 'suvning gazsimon fazasidir. U hosil bo'lganda issiqlikdan foydalanadi va undan keyin katta miqdorda issiqlik chiqaradi. Shuning uchun u
issiqlik dvigatellari uchun ishchi modda sifatida foydalanish mumkin. Quyidagi holatlar ma'lum: nam to'yingan, quruq to'yingan va qizib ketgan. Issiqlik almashtirgichlarda issiqlik tashuvchisi sifatida to'yingan bug' o'ta qizdirilgan bug'dan afzalroqdir. Quvurlar orqali atmosferaga chiqarilganda, uning bir qismi kondensatsiyalanib, oq, nam bug'lanish bulutlarini hosil qiladi, bunda mayda suv tomchilari mavjud. o'ta qizdirilgan bug ' atmosfera bilan bevosita aloqa qilganda ham kondensatsiyaga duchor bo'lmaydi. DA haddan tashqari qizib ketgan holat u molekulalar harakatining tezlashishi va past zichlik tufayli katta issiqlik uzatishga ega bo'ladi. Namlikning mavjudligi qozonlarning yoki boshqa issiqlik almashinuvi uskunalarining cho'kishi, korroziyasi va ishlash muddatini qisqartiradi. Shuning uchun quruq bug' afzalroqdir, chunki u ko'proq quvvat hosil qiladi va korroziy emas.

Quruq va to'yingan: qarama-qarshilik nima

Ko'p odamlar "quruq" va "boy" atamalari bilan chalkashib ketishadi. Qanday qilib bir narsa bir vaqtning o'zida ikkalasi ham bo'lishi mumkin? Javob biz foydalanadigan terminologiyada. "Quruq" atamasi namlikning yo'qligi, ya'ni "ho'l emas" bilan bog'liq. "To'yingan" "ho'llangan", "ho'l", "suv bosgan", "axlatlangan" va hokazo. Bularning barchasi qarama-qarshilikni tasdiqlaganga o'xshaydi. Biroq, bug 'texnikasida "to'yingan" atamasi boshqa ma'noga ega va bu kontekstda qaynash sodir bo'lgan holatni anglatadi. Shunday qilib, qaynash sodir bo'ladigan harorat texnik jihatdan to'yinganlik harorati deb nomlanadi. Ushbu kontekstdagi quruq bug 'namlikni o'z ichiga olmaydi. Agar siz qaynayotgan choynakni tomosha qilsangiz, choynakning nayidan oq bug 'chiqayotganini ko'rishingiz mumkin. Aslida, bu quruq rangsiz bug' va nam bug'ning aralashmasi bo'lib, yorug'likni aks ettiruvchi va rangga bo'yalgan suv tomchilarini o'z ichiga oladi. oq rang. Shuning uchun "quruq to'yingan bug'" atamasi bug'ning suvsizlanishi va qizib ketmasligini anglatadi. Suyuq zarrachalardan xoli bo'lib, u umumiy gaz qonunlariga rioya qilmaydigan gaz holatidagi moddadir.

Suyuqliklar bug'lanishga moyil. Agar stolga bir tomchi suv, efir va simob tushirgan bo'lsak (faqat buni uyda qilmang!), Biz tomchilarning asta-sekin yo'qolishini - bug'lanishini kuzatishimiz mumkin edi. Ba'zi suyuqliklar tezroq bug'lanadi, boshqalari esa sekinroq. Suyuqlikning bug'lanish jarayoni bug'lanish deb ham ataladi. Bug'ni suyuqlikka aylantirishning teskari jarayoni kondensatsiya hisoblanadi.

Bu ikki jarayon tasvirlangan fazali o'tish- moddalarning bir agregat holatidan ikkinchisiga o'tish jarayoni:

• bug'lanish (suyuqlikdan suyuqlikka o'tish). gazsimon holat);
• kondensatsiya (gaz holatidan suyuq holatga o'tish);
• desublimatsiya (gaz holatidan qattiq holatga o'tish, suyuq fazani chetlab o'tish);
• sublimatsiya, bu ham sublimatsiya (suyuqlikni chetlab o'tib, qattiq holatdan gazsimon holatga o'tish).

Aytgancha, tabiatda desublimatsiya jarayonini kuzatish uchun to'g'ri fasl: daraxtlar va narsalardagi sovuq va sovuq, derazalardagi sovuq naqshlar - bu uning natijasidir.

To'yingan va to'yinmagan bug' qanday hosil bo'ladi?

Ammo bug'lanishga qaytish. Biz tajribani davom ettiramiz va suyuqlik - suvni, masalan, ochiq idishga quyamiz va unga bosim o'lchagichni ulaymiz. Ko'zga ko'rinmas, bug'lanish idishda sodir bo'ladi. Barcha suyuqlik molekulalari doimiy harakatda. Ba'zilar shunchalik tez harakat qiladiki, ularning kinetik energiyasi suyuqlik molekulalarini bir-biriga bog'laydigan energiyadan kuchliroqdir.

Suyuqlikni tark etgandan so'ng, bu molekulalar kosmosda tasodifiy harakat qilishda davom etadilar, ularning katta qismi unda tarqaladi - bu shunday to'yinmagan bug '. Ularning faqat kichik bir qismi suyuqlikka qaytadi.

Agar idishni yopsak, bug 'molekulalari asta-sekin ko'payib boradi. Va ularning ko'pchiligi suyuqlikka qaytadi. Bu bug 'bosimini oshiradi. Bu idishga ulangan manometr tomonidan qayd etiladi.

Bir muncha vaqt o'tgach, suyuqlikdan chiqib, unga qaytib keladigan molekulalar soni teng bo'ladi. Bug 'bosimi o'zgarishni to'xtatadi. Natijada bug'ning to'yinganligi suyuqlik-bug' tizimining termodinamik muvozanati o'rnatiladi. Ya'ni bug'lanish va kondensatsiya teng bo'ladi.

To'yingan bug'ning xususiyatlari

Ularni aniq ko'rsatish uchun biz boshqa tajribadan foydalanamiz. Tasavvur qilish uchun butun tasavvur kuchingizni ishga soling. Shunday qilib, keling, ikkita tizzadan iborat simob manometrini olaylik - aloqa naychalari. Ikkalasiga ham simob quyiladi, bir uchi ochiq, ikkinchisi muhrlangan, simob ustida esa yana bir oz ko'proq efir va uning to'yingan bug'i mavjud. Agar siz lehimsiz tizzani tushirsangiz va ko'tarsangiz, lehimlangan simob darajasi ham ko'tariladi va tushadi.

Bunday holda, to'yingan efir bug'ining miqdori (hajmi) ham o'zgaradi. Manometrning ikkala tizzasidagi simob ustunlari darajalari orasidagi farq efirning to'yingan bug'ining bosimini ko'rsatadi. U har doim o'zgarishsiz qoladi.

Bu to'yingan bug'ning xususiyatini nazarda tutadi - uning bosimi uning egallagan hajmiga bog'liq emas. Turli xil suyuqliklarning (masalan, suv va efir) to'yingan bug' bosimi bir xil haroratda farq qiladi.

Biroq, to'yingan bug'ning harorati muhim ahamiyatga ega. Harorat qanchalik baland bo'lsa, bosim shunchalik yuqori bo'ladi. To'yingan bug' bosimi to'yinmagan bug'ga qaraganda harorat oshishi bilan tezroq ko'tariladi. To'yinmagan bug'ning harorati va bosimi chiziqli bog'liqlik bilan bog'liq.

Yana bir qiziqarli tajriba o'tkazish mumkin. Suyuq bug'lari bo'lmagan bo'sh kolba oling, uni yoping va manometrni ulang. Sekin-asta, tomchilab, suyuqlikni kolbaga yuboring. Suyuqlik kirib, bug'langanda, to'yingan bug 'bosimi o'rnatiladi, bu ma'lum bir haroratda ma'lum suyuqlik uchun eng yuqori hisoblanadi.

Harorat va to'yingan bug 'haqida ko'proq

Bug'ning harorati kondensatsiya tezligiga ham ta'sir qiladi. Xuddi suyuqlikning harorati bug'lanish tezligini aniqlaganidek - suyuqlik yuzasidan vaqt birligida chiqadigan molekulalar soni, boshqacha aytganda.

To'yingan bug' suyuqlik bilan bir xil haroratga ega. To'yingan bug'ning harorati qanchalik yuqori bo'lsa, uning bosimi va zichligi qanchalik baland bo'lsa, suyuqlikning zichligi shunchalik past bo'ladi. Modda uchun kritik haroratga erishilganda suyuqlik va bug'ning zichligi bir xil bo'ladi. Agar bug'ning harorati modda uchun kritik haroratdan yuqori bo'lsa, suyuqlik va to'yingan bug' o'rtasidagi jismoniy farqlar o'chiriladi.

Boshqa gazlar bilan aralashmalarda to`yingan bug` bosimini aniqlash

Biz doimiylik haqida gaplashdik doimiy harorat to'yingan bug 'bosimi. Biz bosimni "ideal" sharoitda aniqladik: idish yoki kolbada faqat bitta moddaning suyuqligi va bug'i bo'lsa. Shuningdek, moddaning molekulalari boshqa gazlar bilan aralashmada kosmosda sochilgan tajribani ko'rib chiqaylik.

Buning uchun biz ikkita ochiq shisha tsilindrni olamiz va ularni efir bilan ikkala yopiq idishga joylashtiramiz. Odatdagidek, biz bosim o'lchagichlarni ulaymiz. Biz bitta idishni efir bilan ochamiz, shundan so'ng bosim o'lchagich bosimning oshishini qayd etadi. Bu bosim va efirning yopiq idishi bo'lgan silindrdagi bosim o'rtasidagi farq efirning to'yingan bug'ining bosimini aniqlashga imkon beradi.

Bosim va qaynash haqida

Bug'lanish nafaqat suyuqlik yuzasidan, balki uning hajmida ham mumkin - keyin qaynash deyiladi. Suyuqlikning harorati ko'tarilgach, bug 'pufakchalari hosil bo'ladi. To'yingan bug' bosimi pufakchalardagi gaz bosimidan katta yoki teng bo'lsa, suyuqlik pufakchalarga bug'lanadi. Va ular kengayadi va yuzaga ko'tariladi.

Suyuqliklar qaynatiladi turli haroratlar. Oddiy sharoitlarda suv 100 0 S da qaynaydi. Ammo atmosfera bosimining o'zgarishi bilan qaynash nuqtasi ham o'zgaradi. Shunday qilib, havo juda kam uchraydigan va atmosfera bosimi past bo'lgan tog'larda tog'larga ko'tarilgan sayin suvning qaynash harorati ham pasayadi.

Aytgancha, germetik yopilgan idishda qaynatish umuman mumkin emas.

Bug 'bosimi va bug'lanish o'rtasidagi bog'liqlikning yana bir misoli havodagi suv bug'ining tarkibining xarakteristikasi bilan namoyon bo'ladi. nisbiy namlik havo. U munosabatlarni ifodalaydi qisman bosim suv bug'ining to'yingan bug' bosimiga o'tishi va quyidagi formula bilan aniqlanadi: ph \u003d p / p taxminan * 100%.

Havoning harorati pasayganda, undagi suv bug'ining konsentratsiyasi oshadi, ya'ni. ular yanada kuchayadi. Bu harorat shudring nuqtasi deb ataladi.

Xulosa qilish

Oddiy misollar yordamida biz bug'lanish jarayonining mohiyatini va natijada to'yinmagan va to'yingan bug'ni tahlil qildik. Siz har kuni atrofingizdagi barcha bu hodisalarni kuzatishingiz mumkin: masalan, ko'chalarda yomg'irdan keyin qurib borayotgan ko'lmaklarni yoki hammomdagi bug'dan tumanlangan oynani ko'rishingiz mumkin. Banyoda siz hatto bug'lanishning birinchi navbatda qanday sodir bo'lishini kuzatishingiz mumkin, keyin esa oynada to'plangan namlik yana suvga aylanadi.

Bundan tashqari, hayotingizni yanada qulay qilish uchun ushbu bilimlardan foydalanishingiz mumkin. Misol uchun, qishda, ko'plab kvartiralarda havo juda quruq va bu farovonlikka yomon ta'sir qiladi. Uni yanada nam qilish uchun zamonaviy namlagichdan foydalanishingiz mumkin. Yoki eski uslubda xonaga suv solingan idish qo'ying: asta-sekin bug'lanib, suv bug'lari bilan havoni to'ydiradi.

www.site, materialni to'liq yoki qisman nusxalash bilan, manbaga havola kerak.