QAYNASH, suyuqlikdagi bug'lanish jarayoni, shu jumladan bug' pufakchalarining tug'ilishi, ularning o'sishi, harakati va o'zaro ta'siri; 1-turdagi muvozanatsiz fazaga o'tish.

Qaynatish suyuqlikning haddan tashqari qizib ketishi natijasida yuzaga keladi, uning holati suyuqlik-bug 'muvozanat chizig'idan yuqori bo'lgan mintaqaga tushadi (binodal 1, rasm) yoki bosimning muvozanat chizig'idagi qiymatidan pastga tushishi. Fazali diagrammada qaynash jarayoni bir tomondan binodal (muvozanat qaynash haroratining bosimga bog'liqligi) bilan cheklangan, ikkinchi tomondan, metastabil (haddan tashqari qizib ketgan) holat mintaqasi ichidagi traektoriya yoki nuqta bilan tavsiflanadi. , spinodal (suyuqlikning termodinamik barqarorligi chegarasi) tomonidan. Atmosfera bosimidagi muvozanat qaynash nuqtasi odatda kimyoviy toza moddaning asosiy fizik-kimyoviy xususiyatlaridan biri sifatida berilgan. Suyuqlik cho'zilganida qaynashga o'xshash kavitatsiya hodisasi kuzatiladi.

Kvazi-muvozanatli pufakdagi bug 'bosimi p p suyuqlik bosimi p l va fazalararo taranglik s bilan muvozanatlanadi va bosim bilan bog'liq. to'yingan bug ' tenglama bo'yicha bir xil Kelvin haroratida gorizontal sirt ustida. Laplas qonuniga muvofiq pufakning kritik radiusi teng

R cr = 2s/(r p -r w),

va R uchun< R кp пузырьки схлопываются, при R >R kp - o'sadi.

Bir hil tozalangan suyuqlik hajmida bug 'pufakchalarining paydo bo'lishi jarayoni suyuqlik zichligidagi termodinamik tebranishlar tufayli sodir bo'ladi. Bu jarayon suyuqlikning yuqori qizib ketishida rivojlanadi. Xom suyuqlik hajmida va qattiq faza bilan chegaralarda (tomir devorlari yaqinida) odatda (yoki vaqtincha paydo bo'ladi) pufakchalarning imtiyozli tug'ilish zonalari - qaynash markazlari mavjud bo'lib, ular ikkalasi ham o'zgaruvchan (yomon namlangan) bo'lishi mumkin. maydonlar, engil qaynaydigan komponent kontsentratsiyasining ortishi zonalari, ekzotermik reaksiya zonalari va boshqalar) va suyuqlikda allaqachon mavjud bo'lgan tayyor (eritilmagan gaz pufakchalari, qattiq jismning to'liq namlanmagan mikro yoriqlardagi gaz yoki bug' pufakchalari) sirt). Rivojlangan qaynash bilan, bug 'issiq yuzada mikrodepressiyalar (g'ovak) tomonidan tutilganda qaynash markazlari yangilanadi.

Sanoat apparatlarida qaynatish odatda tayyor markazlar tomonidan ta'minlanadi va muvozanat qaynash nuqtasidan yuqori qizib ketish kichik (atmosfera bosimi 10 K dan kam). Portlash jarayonlarida issiqlik chiqarishning yuqori quvvatida suyuqlikning erishiladigan haddan tashqari qizishi ancha yuqori bo'ladi va dalgalanma pufakchalarini ishlab chiqarish rejimlari amalga oshiriladi.

Volumetrik va sirt (devor) qaynashini farqlang. Yuzaki qaynashda bug 'pufakchalarining asosiy manbai qizdirilgan sirtga ulashgan suyuqlik qatlamidir. Agar suyuqlik hajmi binodaldagi muvozanat haroratidan past haroratga ega bo'lsa (subkooling bilan qaynash deb ataladi), u holda qizdirilgan sirt yaqinida hosil bo'lgan bug 'pufakchalari migratsiya paytida suyuqlikning sovuq qatlamlariga tushib, qulab tushadi. Ommaviy qaynash suyuqlik butun hajmida qizib ketganda (yoki bosim pasayganda) sodir bo'ladi. Bunday holda, bug 'pufakchalari suyuqlikning butun hajmida tug'iladi.

Qaynatish paytida pufakchalarning o'sishi butun tizimga mexanik (gidrodinamik) ta'sir ko'rsatadi. Xususan, haddan tashqari qizdirilgan suyuqlikning yopiq hajmida, bug 'miqdori oshishi bilan bosim ortadi. Qattiq devorlar bilan chegaralangan qaynoq suyuqlikning subsonik oqimlarida (masalan, quvurlarda) quyi oqimdagi bug 'miqdorining oshishi bosimning pasayishi bilan birga keladi. Bug 'pufakchalari o'sib yiqilib, ular akustik to'lqinlarni chiqaradi - qaynoq shovqin paydo bo'ladi. Suyuqlik etarlicha tez qizib ketganda (portlovchi qaynash rejimi) paydo bo'ladigan qaynash paytida bosimning tez oshishi, tuzilmalarni yo'q qilish bilan bug 'portlashiga olib kelishi mumkin. Gravitatsion maydonda suzuvchi bug 'pufakchalari suyuqlikning aralashishiga yordam beradigan qo'shimcha konvektiv oqimlarni keltirib chiqaradi va sirt qaynashi suyuqlikning devorga yaqin qatlamining turbulent harakatiga sabab bo'ladi.

Yuzaki yadroli qaynatishda, isitgich haroratining oshishi bilan, qaynash inqirozi paydo bo'lguncha, sirtdan issiqlikni olib tashlash ortadi. Qaynatish inqirozi - bu qizdirilgan yuzadagi pufakchalar bug 'qatlami bilan almashtirilganda, yadro qaynashining plyonkali qaynashga o'tishining natijasidir. Qaynoq inqirozi issiqlikni olib tashlashning yomonlashishiga olib keladi va bir qator energiya qurilmalari uchun xavflidir.

Kundalik hayotda, fan va texnikada qaynash jarayonlaridan foydalanish xilma-xildir. Yuzaki qaynash sirtni intensiv sovutish - issiqlikni olib tashlash uchun keng qo'llaniladi (masalan, yadroviy reaktorlarda, reaktiv dvigatellar, elektron jihozlarning elementlarini sovutganda). Qaynatish bug'lanish yuzasini ko'paytirish uchun tuzsizlantirish inshootlarida, issiqlik elektr stantsiyalaridagi bug 'qozonlarida, yo'llarni ko'rish uchun pufak kameralarida qo'llaniladi. elementar zarralar, sovutish, rektifikatsiya jarayonlari, turli xil kimyoviy texnologiyalar, oziq-ovqat sanoati va boshqalarda.

Lit .: Skripov V.P. Metastabil suyuqlik. M., 1972; Prisnyakov VF qaynash. K., 1988; Labuntsov D.A. Jismoniy asoslar energiya. M., 2000 yil.

Ma'lumki, har bir modda harorat va tashqi bosimning ma'lum qiymatlarida qaynaydi.

Qaynatish - suyuqlikning bug'lanish jarayoni bo'lib, suyuqlikning sirtidan tashqariga chiqib ketadigan bug 'pufakchalarining tez shakllanishi va o'sishi bilan birga keladi.

Qaynatish jarayoni sodir bo'ladigan sharoitlarni ko'rib chiqing.

Suyuqlikning bir nuqtasida past zichlikdagi hudud hosil bo'lsa, suyuqlikdagi bug' pufakchasi paydo bo'lishi mumkin. Asosan, bunday hudud shakllanishi mumkin, chunki termal harakatlarning xaotik tabiati tufayli zarrachalarning hajmdagi o'rtacha bir xil taqsimlanishidan tasodifiy og'ishlar nafaqat mumkin, balki muqarrar. O'rtachadan bunday og'ishlar, yuqorida aytib o'tilganidek, tebranishlar deb ataladi. Bug'dagi pufakchalar va dalgalanmalar tartibida hosil bo'ladi. Biroq, quyidagilarni yodda tutish kerak.

Kritik haroratdan uzoq bo'lgan haroratda bug'ning zichligi suyuqlikning zichligidan minglab marta kamroq. Shuning uchun, qabariq paydo bo'lishi uchun juda muhim tebranish kerak: zarrachalar zichligi qolgan hajmdagidan minglab marta kam bo'lgan mintaqa tasodifan paydo bo'lishi kerak! Bunday tebranish ehtimoli juda kichik ekanligi aniq. Bundan tashqari, u biron bir muhim hajmni qoplashi dargumon. Aksariyat hollarda pufakchalar, agar ular hosil bo'lsa, juda kichik hajmga ega. Ammo bu holda ular o'sish uchun sharoitga ega emaslar. Axir, qabariq - bu idish to'yingan bug '(chunki idish yopiq) va idishning devorlari pufakni o'rab turgan suyuqlikning konkav yuzasidir. Sirtning egriligi tufayli egrilik markaziga yo'naltirilgan kuch mavjud. Bu kuch pufakni ezib tashlaydi, chunki kichik pufakchalarda u juda katta.

Bunday sharoitda suyuqlikdagi bug 'pufakchalari umuman hosil bo'lolmaydiganga o'xshaydi, ya'ni qaynatish ham mumkin emas. Biroq, suyuqlikning o'zida yoki u o'ralgan idishning devorlarida erigan yoki so'rilgan (adsorbsiyalangan) havo (yoki boshqa gaz) bo'lsa, vaziyat sezilarli darajada o'zgaradi. Bunda suyuqlik qizdirilganda gaz pufakchalari hosil bo'ladi va ularning hosil bo'lishi suyuqlik zichligidagi tebranishlar bilan bog'liq emas. Shuning uchun, ular boshidan juda kichik bo'lishi kerak emas va sirtning egriligi bilan bog'liq bosim ularni ezib tashlashi shart emas.

Demak, gaz pufakchalari bug'lanish (qaynatish) hodisasida chang zarralari yoki ionlari kondensatsiya hodisasida qanday rol o'ynasa, ya'ni yadrolar rolini o'ynaydi.

Shunday qilib, u yoki bu sababga ko'ra suyuqlikda gaz pufakchasi paydo bo'lsin. U hosil bo'lgandan so'ng, u darhol atrofdagi suyuqlikning to'yingan bug'i bilan to'ldiriladi va u bilan muvozanatda bo'ladi. Pufak ichidagi bug 'bosimi suyuqlikning harorati bilan aniq belgilanadi. Suyuqlik harorati shunday bo'lsaki, qabariq ichidagi to'yingan bug'ning bosimi suyuqlik ustidagi tashqi bosimdan past bo'lsa, qabariq o'sib chiqa olmaydi, chunki hozir ham uni ezib tashlashga intilayotgan kuchlar kam emas. Pufakdagi suyuqlik yuzasining egriligi bilan bog'liq kuch hali ham mavjud. Bundan tashqari, qabariq uning ustidagi suyuqlik ustunining gidrostatik bosimiga ta'sir qiladi. Va nihoyat, pufakchaga tashqi bosim ta'sir qiladi, uning ostida butun suyuqlik joylashgan va asosiy rolni aynan shu bosim o'ynaydi. Qolgan ikkita kuch faqat tashqi bosim bilan qabariqni maydalashni osonlashtiradi.

Ammo suyuqlikning harorati uning to'yingan bug'ining elastikligi tashqi bosimga teng bo'ladigan qiymatga yetganda, pufak ichidagi bug' bosimi ham tashqi bosimga teng bo'ladi (agar gidrostatik bosimni hisobga olmasak). va sirt egriligidan kelib chiqadigan bosim). Keyin haroratning ozgina oshishi qabariq ichidagi bug 'bosimi tashqi bosimdan oshib ketishi uchun kifoya qiladi: bu bosim farqi ta'sirida pufak tez shishira boshlaydi va u oxir-oqibat suzadi va chiqib ketadi;

Bu shuni anglatadiki, qaynayotganda suyuqlik nafaqat suyuqlik yuzasidan, balki suyuqlik ichidagi pufakchalar yuzasidan ham bug'lanadi. Suyuqlikni qaynatish uchun uning haroratini elastiklik darajasiga etkazish kerak to'yingan bug'lar bu suyuqlikning tashqi bosimiga teng (aniqrog'i, biroz ko'proq).

Tashqi bosim qanchalik past bo'lsa, suyuqlikning qaynash nuqtasi past bo'lishi aniq. Bu yaxshi tushuntiradi ma'lum fakt bu baland balandliklarda qaerda Atmosfera bosimi past, suyuqliklar dengiz sathidan past haroratlarda qaynaydi. Suyuqlikning qaynash nuqtasini o'lchash orqali siz barometrik bosimni va shuning uchun dengiz sathidan balandlikni aniqlashingiz mumkin. Tegishli qurilma gipsotermometr deb ataladi.

Odatda (ya'ni 1 atm tashqi bosimda) 100 ° C da qaynaydigan suv (aynan shu haroratda to'yingan suv bug'ining elastikligi 1 atm ni tashkil qiladi), agar havo intensiv pompalansa va xona haroratida ham qaynashi mumkin. uning yuzasi ustidagi bug'lar uning ustidagi tashqi bosimni etarlicha kamaytiradi.

Suyuqlikning qaynash nuqtasining tashqi bosimga bog'liqligini aniqlash oson. Darhaqiqat, bizda yuqorida bor

suyuqlikning to'yingan bug'larining elastikligining haroratga bog'liqligini aniqlaydigan formula (105.6):

(Klapeyron-Klauzius formulasi). Qaynatish paytida tashqi bosim suyuqlikning to'yingan bug'ining egiluvchanligiga teng bo'lganligi sababli, agar biz Klauzius-Klapeyron tenglamasini teskari qilsak, suyuqlikning qaynash nuqtasining ga bog'liqligini olishimiz aniq. tashqi bosim. Shunday qilib, bu qaramlik quyidagicha ko'rinadi:

Suyuqlikning haddan tashqari qizishi. Yuqorida aytilganlardan ma'lum bo'ladiki, qaynash hodisasi suyuqlikda gaz pufakchalari paydo bo'lishi mumkin bo'lgan taqdirdagina sodir bo'lishi mumkin va buning uchun suyuqlik tarkibida erigan gazlar bo'lishi kerak. Aytish mumkinki, kondensatsiya faqat kondensatsiya markazlari (chang zarralari, ionlar) mavjudligida mumkin bo'lganidek, qaynatish, ya'ni kuchli bug'lanish, gaz pufakchalari bo'lgan bug'lanish markazlarining mavjudligini talab qiladi. (Faqat yadrolar ishtirokida sodir bo'ladigan fazali o'tishlar deyiladi fazali o'tishlar birinchi tur.)

Kondensatsiya markazlari bo'lmaganda, yuqorida aytib o'tganimizdek, o'ta to'yingan bug'ni olish mumkin. Xuddi shu tarzda, suyuqlikda pufakchalar hosil qilishi mumkin bo'lgan erigan gazlar bo'lmasa, o'ta qizib ketgan suyuqlikni, ya'ni ma'lum bir tashqi bosimdagi harorati qaynash nuqtasidan yuqori bo'lgan suyuqlikni olish mumkin, ammo shunga qaramay, u qaynatmasin.

Suyuqlikning haddan tashqari qizib ketish ehtimoli suyuqlikning egri sirt ostida boshdan kechiradigan qo'shimcha bosimi bilan bog'liq. Haqiqatan ham, pufakni o'rab turgan suyuqlikning sharsimon yuzasi qisqarishga intiladi. Natijada paydo bo'lgan bosim

pufakning markaziga yo'naltirilgan, ya'ni pufakni maydalaydigan tashqi bosimga qo'shiladi. Va kichik qabariq o'lchamlarida u juda muhim qiymatga etadi. Shuning uchun, agar qizdirilishi kerak bo'lgan suyuqlik va u joylashgan idishning devorlari erigan gazlardan ehtiyotkorlik bilan tozalansa, suyuqlikda pufakchalar paydo bo'lishi shunchalik qiyin bo'ladiki, uni qaynab turgan haroratdan ancha yuqori haroratgacha qizdirish mumkin. qaynash nuqtasi. Aniqrog'i, suyuqlik elastiklik bo'lgan haroratga qizdirilishi mumkin

pufakchalardagi to'yingan bug'ning miqdori tashqi bosimdan va eng kichik pufakchalar yuzasining egriligidan kelib chiqadigan bosimdan oshmaydi.

Ko'rib turganimizdek, past haroratlarda bug 'pufakchalarining paydo bo'lishi deyarli mumkin emas, chunki bu katta zichlikdagi tebranishlarni talab qiladi, ularning ehtimoli juda kichik. Ammo harorat ko'tarilgach, suyuqlik va bug'ning zichligidagi farq kamayadi (kritik haroratda u butunlay yo'qoladi). Shu sababli, pufakchalar hosil bo'lishi uchun zarur bo'lgan zichlik tebranishlari kamroq va ahamiyatsiz bo'ladi. Shunga ko'ra, ularning ehtimoli ortadi. Qachon yetarli yuqori harorat(kritik haroratga yaqin yuqori degani) pufakchalar gaz pufakchalari shaklida yadrolar bo'lmaganda ham hosil bo'lishi va o'sishi mumkin. Bu shuni anglatadiki, bu holda suyuqlikni qaynatish ham mumkin, lekin faqat qizib ketgan. Va suyuqlik qanchalik yaxshilab tozalansa, kuchliroq qizib ketishi mumkin.

Qachon qizdirilgan suyuqlik shunga qaramay, oxir-oqibat, u qaynab ketadi, keyin qaynatish portlashga o'xshab juda shiddatli tarzda sodir bo'ladi. Bunday holda, suyuqlik ma'lum bir bosimda normal qaynash nuqtasiga tez sovutiladi.

Suyuqlikning haddan tashqari qizishi va undan keyin kuchli qaynashi suyuqlik yopilgan idish uchun katta xavf tug'diradi. Shuning uchun haddan tashqari issiqlikning oldini olish uchun maxsus choralar ko'riladi. Buning uchun suyuqlikka g'ovakli jismlar joylashtiriladi, ular qizdirilganda havo ko'p miqdorda chiqariladi. Bunday jismlar keramik quvurlar (masalan, pishirilmagan chinni) yoki kapillyar naychalarning bezaklari.

Suyuqlikning sezilarli darajada qizib ketishiga kafolat beradigan pufakchalar hajmini aniqlash qiyin emas. Keling, suvga shunday baho beramiz. Bunday holda, normal tashqi bosimda suvning haddan tashqari qizishi 0,1 darajaga ruxsat etiladi deb taxmin qilamiz.

O'ta qizib ketish bu qiymatdan oshmasligi uchun pufakchalarning o'lchami qanday bo'lishi kerak?

Buning uchun harorat 100 dan 100 gacha ko'tarilganda bug 'bosimi qancha oshishini aniqlash kerak.Buni suv bug'lari bosimining haroratga bog'liqlik egri chizig'i yordamida amalga oshirish mumkin. Bu egri chiziqdan haroratning 0,1° ga o'zgarishi bug' bosimining ga o'zgarishiga olib kelishini aniqlash mumkin. Shuning uchun, haddan tashqari qizib ketish 0,1 ° dan oshmasligi uchun pufakchalarning o'rtacha radiusi kamida bo'lishi kerak.

Suyuqlikning haddan tashqari qizib ketishiga pufakchalar boshdan kechiradigan gidrostatik bosimning ta'sirini ham baholaylik.

Suyuqlik yuzasi ostidagi chuqurlikda gaz pufakchasi bosimni boshdan kechiradi

U tashqi bosimga (shuningdek, qabariq sirtining egriligidan kelib chiqadigan bosim) qo'shiladi va bu miqdorga ko'pikning suzishi uchun uning ichidagi bug' bosimini oshirish kerak. Xuddi shu egri chiziqdan suvning qaynayotgandagi harorati sirt ostidagi chuqurlik bilan qanchalik o'zgarishini aniqlash mumkin. Masalan, qarang,

Bu qaynash nuqtasining oshishiga to'g'ri keladi

Qaynayotgan suvning harorati, biz ko'rib turganimizdek, aniq belgilangan qiymat emas. Biz ko'rib chiqqan sabablarga ko'ra, u kichik chegaralar ichida o'zgarib turadi. Qaynayotgan suvning o'zi emas, balki uning ustidagi suv bug'i juda aniq haroratga ega, chunki suyuqlik ichida nima sodir bo'lishidan qat'i nazar, uning yuzasida yorilib ketadigan pufakchalardan chiqadigan bug' juda aniq haroratga ega - elastiklik darajasi. to'yingan bug'larning tashqi bosimiga teng. Shuning uchun termometrlarni kalibrlashda ular qaynoq suvga emas, balki uning ustidagi bug'larga joylashtiriladi.

pufak xonasi. Bulutli kamerada, ko'rib turganimizdek, kondensatsiya markazlari sifatida bug'ning o'ta to'yinganligi va o'ta to'yingan bug'ning ionlarda kondensatsiyasi qo'llaniladi. Xuddi shunday va xuddi shu maqsadlarda, ya'ni tez zarrachalarni aniqlash uchun suyuqlikning haddan tashqari qizishi fenomeni, keyinchalik undagi pufakchalar paydo bo'lishi ham mumkin. Ushbu tamoyil so'nggi paytlarda tadqiqot sohasida keng tarqalgan qabariq kamerasining ishlashi uchun asosdir. yadro fizikasi va yuqori energiyali zarralar fizikasi.

Qabariq xonasi - bu isitgich yordamida qizib ketishi mumkin bo'lgan suyuqlikka ega idish. Ushbu idish suyuqlik ustida yuqori bosim hosil qilish va bu bosimni tezda olib tashlash imkonini beruvchi qurilmaga ulangan. Agar siz avval suyuqlikni qizdirib, uni tashqi bosim bilan siqsangiz va keyin tashqi bosimni olib tashlasangiz, suyuqlik, albatta, haddan tashqari qizib ketadi, lekin tajriba uchun etarli vaqt ichida (bir necha o'n soniya) u qaynamaydi. . Agar bu vaqtda tez zarracha kameraga uchib kirsa, u holda suyuqlikka kirishda u energiyaning bir qismini yo'qotadi, bu asosan issiqlikka aylanadi. Suyuqlik haddan tashqari qizib ketganligi sababli, bu qo'shimcha issiqlik zarracha yo'lida pufakchalarning intensiv shakllanishi uchun etarli. Olingan pufakchalar tez o'sib, kerakli hajmga etadi

ko'rinadigan bo'lib qoladi, shunda pufakchalar zanjiri - zarrachaning izi suratga olinadi.

Agar bo'shashgan bug 'bilan to'ldirilgan bulut kamerasi zarracha orqali o'tishi mumkin bo'lsa, u holda zich modda - suyuqlik bilan to'ldirilgan pufakchali kamerada zarracha kameradan chiqmasdan butun yo'ldan o'tadi, bu esa ushbu zarrachaning xususiyatlarini o'rganishni osonlashtiradi. Bu qabariq kamerasining muhim afzalliklaridan biridir.

Suyuq holatda modda ma'lum bir harorat oralig'ida mavjud bo'lishi mumkin. Ushbu intervalning pastki qiymatidan past haroratda suyuqlik qattiq holatga aylanadi. Va agar harorat qiymati intervalning yuqori chegarasidan oshsa, suyuqlik ichiga o'tadi gazsimon holat.

Bularning barchasini suv misolida kuzatishimiz mumkin. Suyuq holatda biz uni daryolar, ko'llar, dengizlar, okeanlar, suv jo'mragida ko'ramiz. Qattiq holat suv muz. Oddiy atmosfera bosimida uning harorati 0 o S ga tushganda unga aylanadi va harorat 100 o C ga ko'tarilganda, suv qaynaydi va bug'ga aylanadi, bu uning gaz holatidir.

Bir moddaning bug'ga aylanishi jarayoni deyiladi bug'lanish. Bug'dan suyuqlikka o'tishning teskari jarayoni kondensatsiya .

Bug'lanish ikki holatda sodir bo'ladi: bug'lanish paytida va qaynatish paytida.

Bug'lanish

Bug'lanish - bu moddadan o'tishning fazali jarayoni suyuqlik holati gazsimon yoki bug 'hosil bo'lib, sodir bo'ladi suyuqlik yuzasida .

Erishda bo'lgani kabi, bug'lanish paytida ham issiqlik modda tomonidan so'riladi. U suyuqlikning zarralari (molekulalari yoki atomlari) ning birlashtiruvchi kuchlarini engishga sarflanadi. Kinetik energiya eng yuqori tezlikka ega bo'lgan molekulalar ularnikidan oshadi potentsial energiya boshqa suyuqlik molekulalari bilan o'zaro ta'siri. Shu tufayli ular qo'shni zarralarning tortishishini engib, suyuqlik yuzasidan uchib ketishadi. Qolgan zarrachalarning o'rtacha energiyasi kichikroq bo'ladi va suyuqlik tashqaridan qizdirilmasa, asta-sekin soviydi.

Zarrachalar har qanday haroratda harakatda bo'lgani uchun bug'lanish ham sodir bo'ladi. har qanday haroratda. Biz bilamizki, ko'lmaklar yomg'irdan keyin, hatto sovuq havoda ham quriydi.

Ammo bug'lanish tezligi ko'plab omillarga bog'liq. Eng muhimlaridan biri - moddaning harorati. U qanchalik baland bo'lsa, zarrachalarning tezligi va energiyasi shunchalik katta bo'ladi va ularning soni suyuqlikni vaqt birligida tark etadi.

2 stakanni bir xil miqdorda suv bilan to'ldiring. Biz birini quyoshga qo'yamiz, ikkinchisini esa soyada qoldiramiz. Biroz vaqt o'tgach, birinchi stakanda ikkinchisiga qaraganda kamroq suv borligini ko'ramiz. U quyosh nurlari ta'sirida qizigan va tezroq bug'langan. Yomg'irdan keyin ko'lmaklar ham yozda bahor yoki kuzga qaraganda tezroq quriydi. Haddan tashqari issiqlikda suv omborlari sirtidan suvning tez bug'lanishi sodir bo'ladi. Hovuzlar va ko'llar quriydi, sayoz daryolarning o'zagi quriydi. Harorat qanchalik baland bo'lsa muhit, bug'lanish darajasi qanchalik yuqori bo'lsa.

Xuddi shu hajmda keng plastinkadagi suyuqlik stakanga quyilgan suyuqlikdan ancha tezroq bug'lanadi. Bu shuni anglatadiki bug'lanish tezligi bug'lanishning sirt maydoniga bog'liq . Bu maydon qanchalik katta bo'lsa, vaqt birligida suyuqlikdan chiqadigan molekulalar soni shunchalik ko'p bo'ladi.

Xuddi shu bilan tashqi sharoitlar bug'lanish tezligi moddaning turiga bog'liq . Shisha idishlarni bir xil hajmdagi suv va spirt bilan to'ldiring. Biroz vaqt o'tgach, biz suvdan kamroq spirt qolganini ko'ramiz. U tezroq bug'lanadi. Bu alkogol molekulalari suv molekulalariga qaraganda bir-biri bilan kuchsizroq o'zaro ta'sir qilganligi sababli sodir bo'ladi.

bug'lanish tezligiga ta'sir qiladi va shamol mavjudligi . Biz bilamizki, yuvinishdan keyin narsalar shamol tomonidan urilganda tezroq quriydi. Soch quritgichdagi issiq havo oqimi sochlarimizni tezda quritishi mumkin.

Shamol suyuqlikdan uchib chiqqan molekulalarni olib ketadi va ular orqaga qaytmaydi. Ularning o'rnini suyuqlikni tark etadigan yangi molekulalar egallaydi. Shuning uchun ular suyuqlikning o'zida kamroq bo'ladi. Shuning uchun u tezroq bug'lanadi.

Sublimatsiya

Bug'lanish ichida sodir bo'ladi qattiq moddalar Oh. Muzlatilgan, muz bilan qoplangan zig'irning sovuqda asta-sekin qurib ketishini ko'ramiz. Muz bug'ga aylanadi. Biz bug'lanish natijasida hosil bo'lgan o'tkir hidni his qilamiz qattiq modda naftalin.

Ayrim moddalarning suyuq fazasi umuman yo'q. Masalan, elementar yodI 2 - binafsha rangli metall yaltiroq qora-kulrang kristallar bo'lgan oddiy modda, normal sharoitda darhol gazsimon yodga aylanadi - o'tkir hidli binafsha bug'. Biz dorixonalarda sotib oladigan suyuq yod uning suyuq holati emas, balki yodning spirtdagi eritmasi.

Qattiq jismlarning o'tish jarayoni suyuqlik bosqichini chetlab o'tib, gazsimon holatga o'tish deyiladi sublimatsiya, yoki sublimatsiya .

Qaynatish

Qaynatish Bu, shuningdek, suyuqlikning bug'ga aylanishi jarayonidir. Ammo qaynash paytida bug'lanish nafaqat suyuqlik yuzasida, balki uning butun hajmida sodir bo'ladi. Bundan tashqari, bu jarayon bug'lanishga qaraganda ancha qizg'in.

Olovga bir choynak suv qo'ying. Suvda doimo erigan havo bo'lganligi sababli, qizdirilganda choynakning pastki qismida va uning devorlarida pufakchalar paydo bo'ladi. Ushbu pufakchalar havo va to'yingan suv bug'ini o'z ichiga oladi. Avval ular choynakning devorlarida paydo bo'ladi. Ulardagi bug 'miqdori ortadi va ularning o'zlari kattalashadi. Keyin, Arximedning suzuvchi kuchi ta'sirida ular devorlardan ajralib, yuqoriga ko'tariladi va suv yuzasida yorilib ketadi. Suv harorati 100 ° C ga yetganda, suvning butun hajmida pufakchalar paydo bo'ladi.

Bug'lanish har qanday haroratda sodir bo'ladi va qaynash faqat ma'lum bir haroratda sodir bo'ladi, bu deyiladi qaynash nuqtasi .

Har bir moddaning o'ziga xos qaynash nuqtasi bor. Bu bosim miqdoriga bog'liq.

Oddiy atmosfera bosimida suv 100 o S haroratda, spirt - 78 o C, temir - 2750 o S haroratda qaynaydi va kislorodning qaynash nuqtasi minus 183 o S dir.

Bosim pasayganda, qaynash nuqtasi pasayadi. Atmosfera bosimi past bo'lgan tog'larda suv 100 o C dan past haroratda qaynaydi va dengiz sathidan qanchalik baland bo'lsa, qaynash nuqtasi past bo'ladi. Va bosim ko'tarilgan pishirgichda suv 100 o C dan yuqori haroratda qaynatiladi.

To'yingan va to'yinmagan bug '

Agar modda bir vaqtning o'zida suyuq (yoki qattiq) va gazsimon fazada bo'lishi mumkin bo'lsa, uning gaz holati deyiladi. parom . Bug 'bug'lanish paytida suyuqlik yoki qattiq moddadan chiqadigan molekulalardan iborat.

Suyuqlikni idishga to'kib tashlang va uni qopqoq bilan mahkam yoping. Biroz vaqt o'tgach, uning bug'lanishi tufayli suyuqlik miqdori kamayadi. Suyuqlikni tark etadigan molekulalar uning yuzasida bug 'shaklida to'planadi. Ammo bug 'zichligi ancha yuqori bo'lganda, ularning ba'zilari yana suyuqlikka qaytishni boshlaydi. Va bunday molekulalar ko'proq bo'ladi. Nihoyat, suyuqlikni tark etadigan molekulalar soni va unga qaytadigan molekulalar soni teng bo'ladigan vaqt keladi. Bu holatda ular shunday deyishadi suyuqlik o'z bug'i bilan dinamik muvozanatda bo'ladi . Bu juftlik deyiladi boy .

Agar bug'lanish paytida suyuqlikdan qaytib kelgandan ko'ra ko'proq molekulalar uchib ketsa, unda bunday bug' bo'ladi to'yinmagan . to'yinmagan bug ' bug'lanadigan suyuqlik ochiq idishda bo'lganda hosil bo'ladi. Uni tark etgan molekulalar kosmosda tarqaladi. Ularning hammasi suyuqlikka qaytmaydi.

Bug 'kondensatsiyasi

Moddaning gazsimon holatdan suyuq holatga teskari o'tishi deyiladi kondensatsiya. Kondensatsiya jarayonida bug 'molekulalarining bir qismi suyuqlikka qaytadi.

Harorat va bosimning ma'lum kombinatsiyasida bug 'suyuqlikka (kondensatsiyaga) aylana boshlaydi. Bu kombinatsiya deyiladi tanqidiy nuqta . Maksimal harorat , quyida kondensatsiya boshlanadi deb ataladi tanqidiy harorat. Kritik haroratdan yuqori bo'lgan gaz hech qachon suyuqlikka aylanmaydi.

DA tanqidiy nuqta suyuqlik-bug' interfeysi xiralashgan. yo'qoladi sirt tarangligi suyuqlik, suyuqlik va uning to'yingan bug'ining zichliklari tenglashtiriladi.

Dinamik muvozanatda suyuqlikdan chiqib, unga qaytuvchi molekulalar soni teng bo'lganda bug'lanish va kondensatsiya jarayonlari muvozanatlashadi.

Suv bug'langanda uning molekulalari hosil bo'ladi suv bug'i , bu havo yoki boshqa gaz bilan aralashtiriladi. Havodagi bunday bug'ning to'yinganligi, sovishi bilan kondensatsiyalana boshlagan va suv tomchilariga aylangan harorat deyiladi. shudring nuqtasi .

Havoda ko'p miqdorda suv bug'i bo'lsa, uning namligi ko'tariladi, deyiladi.

Biz tabiatda bug'lanish va kondensatsiyani tez-tez kuzatamiz. Ertalabki tuman, bulutlar, yomg'ir - bularning barchasi bu hodisalarning natijasidir. FROM yer yuzasi qizdirilganda namlik bug'lanadi. Olingan bug'ning molekulalari ko'tariladi. Yo'lda salqin barglar yoki o't pichoqlariga duch kelganda, bug 'shudring tomchilari shaklida ularda kondensatsiyalanadi. Bir oz balandroq, sirt qatlamlarida u tumanga aylanadi. Va past haroratlarda atmosferada yuqori, sovutilgan bug 'suv tomchilari yoki muz kristallaridan iborat bulutlarga aylanadi. Keyinchalik bu bulutlardan yerga yomg'ir yoki do'l yog'adi.

Ammo suv tomchilari kondensatsiya paytida faqat eng kichik qattiq yoki suyuq zarrachalar havoda bo'lganda hosil bo'ladi, ular deyiladi. kondensatsiya yadrolari . Ular yonish mahsulotlari, purkash, chang zarralari, okean ustidagi dengiz tuzi, natijada hosil bo'lgan zarralar bo'lishi mumkin. kimyoviy reaksiyalar atmosferada va boshqalar.

desublimatsiya

Ba'zida modda suyuqlik bosqichini chetlab o'tib, gazsimon holatdan darhol qattiq holatga o'tishi mumkin. Bunday jarayon deyiladi desublimatsiya .

Sovuq havoda ko'zoynakda paydo bo'ladigan muz naqshlari desublimatsiyaga misoldir. Ayoz paytida tuproq sovuq muz bilan qoplangan - havodan suv bug'lari aylangan nozik muz kristallari.

Raul qonunidan ikkita muhim oqibat kelib chiqadi:

1) Eritmalar sof erituvchiga nisbatan yuqori haroratda qaynaydi;

2) Eritmalar sof erituvchiga qaraganda pastroq haroratda muzlaydi.

Keling, ularni batafsil ko'rib chiqaylik.

Qaynatish - suyuqlikning gazsimon holatga yoki bug'ga o'tishi, suyuqlikning butun hajmida gaz pufakchalari paydo bo'ladigan jismoniy jarayon.

Suyuqlik bosimi bo'lganda qaynaydito'yingan bug' tashqi bosimga teng bo'ladi. Agar tashqi bosim (masalan, atmosfera) o'zgarmasa vasuyuqlik individual va kimyoviy jihatdan sof moddadir, keyin uning ochiq isitiladigan idishda qaynashi suyuqlik fazasi to'liq yo'qolguncha doimiy haroratda sodir bo'ladi.

Shunday qilib, 101,325 kPa atmosfera bosimida tozalangan (distillangan) suvning qaynash nuqtasi 100 o C yoki 373,16 K ni tashkil qiladi.

Agar ba'zi uchuvchan bo'lmagan moddalar H 2 O da eritilsa, uning to'yingan bug'ining bosimi pasayadi. Olingan eritma qaynab ketishi uchun uni 373,16 K dan yuqori haroratgacha qizdirish kerak, chunki faqat shunday sharoitlarda erituvchining to'yingan bug'ining bosimi yana atmosferaga teng bo'ladi.

Muzlash yoki kristallanishsuyuqlikning qattiq holatga aylanishi bilan birga kechadigan fizik hodisadir. Bundan tashqari, suyuqlikning butun hajmida kristalli tuzilmalar hosil bo'ladi.

Suyuqlik ustidagi to'yingan bug' bosimi uning qattiq kristallari ustidagi to'yingan bug' bosimiga teng bo'lsa, muzlatish jarayoni boshlanadi.

Agar tashqi (atmosfera) bosim doimiy bo'lib qolsa vasuyuqlikda begona aralashmalar mavjud emas, keyin kristallanish jarayonida sovutilgan suyuqlikning harorati suyuqlik fazasi to'liq qattiq holatga kelguncha doimiy bo'lib qoladi.

101,325 kPa atmosfera bosimida distillangan suv 0°C (273,16K) da muzlaydi. To'yingan suv bug'ining muz va suyuqlik ustidagi bosimi bu holda 613,3 Pa ni tashkil qiladi.

Suvli eritma uchun erituvchining 0 ° C da to'yingan bug 'bosimi 613,3 Pa dan kam bo'ladi, lekin muz ustida o'zgarishsiz qoladi. Bunday eritma ichiga tushirilgan muz, uning ustidagi ortiqcha bug'ning kondensatsiyasi tufayli tezda eriydi.

Faqatgina haroratni pasaytirish orqali to'yingan bug'ning suyuq va qattiq fazalardagi bosimini yana tenglashtirish va kristallanish jarayonini qo'zg'atish mumkin.

Empirik tarzda, qaynash nuqtasining oshishi aniqlandi (  t balya ) va muzlash nuqtasini pasaytirish yechim (  t o'rinbosari ) sof erituvchi bilan solishtirganda, erigan moddaning molyar konsentratsiyasiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Matematik jihatdan buni quyidagicha yozish mumkin:

t b.p. p-ra –t kip. p-buzoq \u003d t kip. =em

t r-tel -t o'rinbosari. p-ra \u003d t o'rinbosari. =Km

qayerdam- molal kontsentratsiyasierigan;EvaK, mos ravishda ebullioskopik (lat.ebbulio- qaynab ketadi) va krioskopik (yunoncha "cryos" - sovuq) konstantalar, ularning qiymatlari faqat tabiatga bog'liq.erituvchi (7-jadval).

7-jadval Ayrim erituvchilarning ebullioskopik E va kriyoskopik K konstantalari (deg/mol)

Ebullioskopik va krioskopik konstantalar hal qiluvchi qancha darajaga ko'tarilishini ko'rsatadi qaynash nuqtasi va muzlash nuqtasi bir mol noelektrolitni bir kilogramm erituvchida eritib olingan eritma ( m = 1 mol/kg).

E va K qiymatlarini aniqlash uchun avval Dt kipni empirik tarzda aniqlang. va Dt o'rinbosari. yuqori darajada suyultirilgan eritmalar (m<< 1), а затем полученные данные пересчитывают или экстраполируют для растворов сm= 1 моль/кг.

qayerdaRuniversal gaz doimiysi;T- erituvchining qaynash nuqtasi; - erituvchining o'ziga xos bug'lanish issiqligi.

qayerdaT- erish haroratiyechimmijoz;l- sintezning solishtirma issiqligihal qiluvchi.

Shunday qilib, har xil tabiatdagi, lekin bir xil molyar konsentratsiyali moddalarning eritmalari bir vaqtning o'zida qaynaydi va muzlaydiharorat.

Muhim farqga e'tibor qaratish lozimsof erituvchidan olingan eritma. Agar ikkinchisi doimiy ravishda qaynasa va muzlasakeyin haroratyechimlar buni intervalda bajaradiharoratlar, ya'ni. ularning qaynashi jarayonida harorat doimo ko'tariladi, muzlaganda esa pasayadi. Bu suyuqlik fazasidan olib tashlanishi bilan bog'liqbug 'yoki qattiq kristallar shaklidagi hal qiluvchi eritmaning molyar konsentratsiyasining oshishiga olib keladi, tk. qaynash va muzlash jarayonida erigan modda suyuq fazada (uning to'liq qaynashi yoki muzlashigacha) o'zgarishsiz qoladi va suyuq erituvchining massasi kamayadi.

Amaliy o'lchovlarda muzlash yoki qaynash nuqtasi eritmada, undagi birinchi qattiq kristallarning paydo bo'lish momenti belgilanadi (uchun t o'rinbosari ) yoki gaz pufakchalari (uchun t balya ).

Muzlash nuqtasini pasaytirish uchun eritmalarning xususiyati ularni sovutish suvi sifatida ishlatishga imkon beradi.

Shunday qilib, ba'zi organik va noorganik moddalarning eritmalari turli xil iqlim sharoitida ishlaydigan ichki yonuv dvigatellarini sovutish uchun antifriz sifatida ishlatiladi.

pasaytirish muzlash harorati eritmalar tirik organizmlar uchun katta ahamiyatga ega. Demak, ularning hujayralaridagi suyuqlik turli noorganik va organik moddalarning eritmasi hisoblanadi. Uningmuzlash harorati 0 dan past haqida C (273.16 K ), shuning uchun hujayralar o'ta sovutish sharoitida o'lmaydi.

Ushbu hodisa tufayli o'simliklar qishda saqlanib qoladi. Bundan tashqari, hujayra suyuqligidagi moddalar kontsentratsiyasi qanchalik yuqori bo'lsa, o'simlik shunchalik past tashqi haroratlarga toqat qila oladi.

Shu bilan birga, sovutilgan hujayralardagi eritmaning muzlash nuqtasini pasaytirish uchun yuqori molekulyar og'irlikdagi birikmalarni past molekulyar birikmalarga (masalan, uglevodlardan glyukozagacha) gidrolizlash jarayoni kuchayadi.