Suyuqlik yopiq idish hajmining bir qismini egallasin. Har qanday haroratda suyuqlik ichida qo'shni molekulalar bilan bog'lanishni uzib, suyuqlikdan uchib chiqishga qodir bo'lgan etarlicha baquvvat molekulalar mavjud. Qanaqasiga ko'proq harorat shamol borligida esa tezroq bug'lanish sodir bo'ladi. Shu bilan birga, idish ichidagi hajmning qolgan qismini egallagan bug'da doimo suyuqlikka qaytib uchadigan va orqaga ucha olmaydigan molekulalar bo'ladi. Shunday qilib, bu idishda doimo ikkita raqobatlashuvchi jarayon - bug'lanish va teskari kondensatsiya sodir bo'ladi. Suyuqlikni tark etadigan molekulalar soni qaytib keladigan molekulalar soniga teng bo'lganda, suyuq va gazsimon fazalar o'rtasida dinamik muvozanat yuzaga keladi, ular bug 'to'yinganligini aytishadi.

Bug' deyiladi to'yinmagan agar uning bosimi ma'lum bir haroratda to'yinganlik bosimidan kam bo'lsa.

Bosim to'yingan bug ' haroratga kuchli bog'liq: u qanchalik baland bo'lsa

ko'proq molekulalar suyuqlikni tark etish uchun etarli energiyaga ega, shuning uchun to'yingan bug'ning zichligi ham oshishi kerak.

nkT. Suyuqlik o'z bug'i bilan muvozanatda bo'lgan p0 bug' bosimiga to'yingan bug' bosimi deyiladi.

To'yingan bug 'bosimi nafaqat suyuqlik haroratining oshishi, balki bug' molekulalarining kontsentratsiyasining oshishi tufayli ham ortadi.

AB - haroratning oshishidan bosim ortadi

BC - butun suyuqlik bug'langanda, bosim doimiy hajm

mutlaq haroratga to'g'ridan-to'g'ri proportsional ravishda ortadi

Qaynatish.

Suyuqlikning harorati oshishi bilan bug'lanish tezligi oshadi, suyuqlik qaynay boshlaydi. Qaynatganda suyuqlikning butun hajmi bo'ylab tez o'sib borayotgan bug 'pufakchalari hosil bo'lib, ular sirtga suzadi. Suyuqlikning qaynash nuqtasi doimiy bo'lib qoladi. Buning sababi shundaki, suyuqlikka berilgan barcha energiya uni bug'ga aylantirish uchun sarflanadi.

Suyuqlikda erigan gazlar doimo mavjud bo'lib, ular idishning pastki va devorlarida, shuningdek suyuqlikda to'xtatilgan chang zarralarida chiqariladi. Pufakchalar ichidagi suyuqlik bug'lari to'yingan. Haroratning oshishi bilan bosim to'yingan bug'lar ortadi va pufakchalar kattalashadi. Suzuvchi kuch ta'sirida ular suzadi. Agar suyuqlikning yuqori qatlamlari pastroq haroratga ega bo'lsa, u holda bug 'bu qatlamlarda pufakchalarda kondensatsiyalanadi. Bosim tezda pasayadi va pufakchalar qulab tushadi. Yiqilish shunchalik tezki, qabariq devorlari to'qnashib, portlashga o'xshash narsalarni keltirib chiqaradi. Ushbu mikroportlashlarning ko'pchiligi xarakterli shovqin hosil qiladi. Suyuqlik yetarlicha qizdirilgach, pufakchalar yiqilishni to'xtatadi va yuzaga suzib chiqadi. Suyuqlik qaynaydi. Qaynatishdan oldin choynak shovqin qilishni deyarli to'xtatadi.

To'yingan bug' bosimining haroratga bog'liqligi suyuqlikning qaynash nuqtasi nima uchun uning yuzasidagi bosimga bog'liqligini tushuntiradi. Bug 'pufakchasi ichidagi to'yingan bug'ning bosimi suyuqlikdagi bosimdan biroz oshib ketganda o'sishi mumkin, bu suyuqlik yuzasidagi havo bosimi (tashqi bosim) va suyuqlik ustunining gidrostatik bosimi yig'indisi. Qaynatish pufakchalardagi to'yingan bug' bosimi suyuqlikdagi bosimga teng bo'lgan haroratda boshlanadi. Tashqi bosim qanchalik katta bo'lsa, qaynash nuqtasi shunchalik yuqori bo'ladi va aksincha, tashqi bosimni pasaytirsa, qaynash nuqtasi pasayadi.

Har bir suyuqlik o'zining qaynash nuqtasiga ega, bu to'yingan bug' bosimiga bog'liq. To'yingan bug 'bosimi qanchalik baland bo'lsa, mos keladigan suyuqlikning qaynash nuqtasi past bo'ladi, chunki past haroratlarda to'yingan bug' bosimi atmosfera bosimiga teng bo'ladi.

Kritik harorat - bu farqlar bo'lgan harorat jismoniy xususiyatlar suyuqlik va o'rtasida to'yingan bug '.

Kritik harorat tushunchasi D. I. Mendeleyev tomonidan kiritilgan. Kritik haroratda to'yingan bug'ning zichligi va bosimi maksimal bo'ladi va bug' bilan muvozanatdagi suyuqlikning zichligi minimal bo'ladi. Kritik haroratning alohida ahamiyati shundaki, kritik haroratdan yuqori haroratda hech qanday bosim ostida gazni suyuqlikka aylantirib bo'lmaydi. Kritik haroratdan past bo'lgan gaz to'yinmagan bug'dir.

Statistik mexanika ba'zi modellar asosida nafaqat gaz holatidagi moddalarning xususiyatlarini, balki materiyaning bir holatdan ikkinchisiga o'tish jarayonlarini, shu jumladan, tushuntirishga imkon beradi. fazali transformatsiyalar gaz-suyuqlik, suyuq-qattiq va boshqalar.

Termodinamik tizimning fazalari va komponentlari. Moddaning fazasi uning boshqa qismlardan interfeyslar bilan ajratilgan makroskopik bir hil qismidir. Masalan, ma'lum miqdorda suvdan yuqori bo'lgan yopiq idishda havo va suv bug'lari aralashmasi mavjud. Bu ikki fazadan iborat ikki fazali tizim: suyuq (suv) va gazsimon (havo va suv bug'ining aralashmasi). Agar idishda havo bo'lmasa, tizim hali ham ikkita fazaga ega bo'lar edi - suyuq (suv) va gazsimon (suv bug'i), shuning uchun moddaning fazalarga bo'linishi bir komponentli tizimda ham mumkin bo'ladi. faqat turli moddalar aralashmasida.

Agar suvga spirt qo'shilsa, u holda tizimdagi fazalar soni o'zgarmaydi, chunki spirtni suvda suyultirilganda jismoniy bir hil suyuqlik hosil bo'ladi. Agar siz o'simlik moyini suvga qo'shsangiz, siz ikkita suyuq fazali tizimni olasiz - moy va suv.

Fazalar sonini hisoblaganda, ma'lum bir faza bir joyda to'planganmi yoki boshqa fazalar bilan bir-biridan ajratilgan bir necha qismlardan iboratmi, muhim emas. Shunday qilib, havodagi tuman tomchilari u bilan ikki fazali tizimni tashkil qiladi. Gazlar aralashmasi ko'p komponentli tizim bo'lib, har doim bir fazali tizimni hosil qiladi.

Fazali transformatsiyalar. O'zgarishlar fazali o'zgarishlarga misol bo'la oladi. agregatsiya holati moddalar. Agregat holatlar deganda moddalarning qattiq, suyuq va gazsimon holatlari tushuniladi. Ba'zida plazma moddaning agregatsiyasining to'rtinchi holati sifatida ajratiladi. Moddaning qattiq va suyuq holatlari kondensatsiyalangan deb ataladi.

Bug'lanish yoki bug'lanish - bu moddaning kondensatsiyalangan holatdan gazsimon holatga o'tishi. Teskari o'tish kondensatsiya deb ataladi. Qattiq holatdan suyuq holatga o'tish erish deyiladi, teskari o'tish esa qattiqlashish yoki kristallanish deb ataladi.

Xuddi shu moddaning qattiq holati bir nechta kristalli modifikatsiyalarda amalga oshirilishi mumkin. Modifikatsiyalarni bir-biriga aylantirish ham misol keltiradi fazali o'tish.

Faza balansi. Qanday sharoitlarda turli fazalar muvozanatda bo'lishi mumkin? Mexanik muvozanat uchun aloqa fazalari chegarasining qarama-qarshi tomonlaridagi bosim bir xil bo'lishi kerak. Termal muvozanat uchun fazalar bir xil haroratga ega bo'lishi kerak.

Fazalar muvozanati har doim dinamik muvozanatdir, chunki xaotik termal harakatni amalga oshiruvchi molekulalar doimiy ravishda chegaradan bir fazadan ikkinchisiga va orqaga o'tadi. Ammo bu oqimlar bir-birini bekor qiladi.

Bug'lanish va kondensatsiya. Keling, fazaviy o'zgarishlarning eng oddiy misollaridan birini - suyuqlikning bug'lanishi va bug'ning kondensatsiyasini batafsil ko'rib chiqaylik.

Ochiq idishga quyilgan suyuqlik miqdori asta-sekin kamayadi. Bunday holda, asosan tez molekulalar suyuqlikni tark etadi, uning kinetik energiyasi sirtga yaqin qatlamdagi boshqa suyuqlik molekulalarining tortishish kuchlarini engish uchun etarli. Natijada ichki energiya suyuqlik kamayadi va agar siz unga issiqlik keltirmasangiz, bug'lanish jarayonida uning harorati pasayadi.

Bug'lanish bilan bir vaqtda kondensatsiyaning teskari jarayoni ham sodir bo'ladi, ya'ni molekulalarning bir qismini bug'dan suyuqlikka qaytarish. Ochiq idishda bug'lanish odatda kondensatsiya bilan qoplanmaydi va suyuqlik miqdori kamayadi.

Agar idish mahkam yopilgan bo'lsa, tez orada dinamik muvozanat o'rnatiladi va suyuqlik darajasi o'zgarmaydi. Bug ',

uning suyuqligi bilan dinamik muvozanatda to'yingan deyiladi. parom. Ism ma'lum bir haroratda ma'lum hajmda ko'proq bug'ni o'z ichiga olmaydi, deb ta'kidlaydi.

Suyuqlik yuzasida boshqa gazlar yoki bug'larning mavjudligi bug' hosil bo'lishiga ta'sir qilmaydi. Berilgan moddaning maksimal bug 'bosimi, ya'ni uning maksimal qisman bosim, mos keladigan suyuqlikning to'yingan bug' bosimiga teng va boshqa gazlar mavjudligiga bog'liq emas.

To'yingan bug 'bosimi. Idishni yopadigan pistonni harakatga keltirish orqali suyuqlik ustidagi bug'ning hajmini asta-sekin kamaytiramiz. Bunday holda, moddaning bir qismi gazsimon fazadan suyuqlikka o'tadi, lekin bir xil harorat saqlanib qolsa, bug 'bosimi o'zgarmaydi. Bu shuni anglatadiki, to'yingan bug 'bosimi faqat haroratga bog'liq. Bunday tajriba faktini statistik mexanika tushunchalari asosida sifat jihatidan tushuntirish mumkin.

Suyuqlikdan birlik maydoni chegarasi kesimi orqali chiqib ketadigan molekulalar soni suyuqlik ustida qancha bug' borligiga bog'liq emas. Dinamik muvozanatda chiquvchi va kiruvchi molekulalar soni bir xil bo'ladi. Bu shuni anglatadiki, suyuqlikka birlik yuzasi orqali kiradigan molekulalar soni bug'ning egallagan hajmiga bog'liq emas. Ma'lum bir haroratda bu raqam bug 'molekulalarining kontsentratsiyasi bilan aniqlanganligi sababli, konsentratsiya va shuning uchun bosim hajmga bog'liq emas, balki faqat harorat bilan belgilanadi. Har bir modda uchun ma'lum bir haroratda to'yingan bug' bosimi o'zining aniq belgilangan qiymatiga ega.

Haroratning oshishi bilan to'yingan bug 'bosimi bug' bosimidan tezroq ko'tariladi. ideal gaz. Buning sababi shundaki, harorat oshishi bilan to'yingan bug 'bosimi nafaqat o'rtacha ko'rsatkichning oshishi tufayli ortadi kinetik energiya molekulalar, shuningdek, molekulalar kontsentratsiyasining ortishi, ya'ni bug 'zichligi, moddaning bir qismini suyuq fazadan gazsimon holatga o'tishi bilan bog'liq. Bu to'yingan bug 'molekulalarining kontsentratsiyasining oshishi asosiy sabab harorat bilan bosimning oshishi.

Yopiq idishdagi barcha suyuqlik bug'langanda, bug' keyingi qizdirilganda to'yingan bo'lishni to'xtatadi va uning doimiy hajmdagi bosimi ideal gazdagi kabi termodinamik haroratga mutanosib ravishda ortadi.

Qaynatish. Haroratning oshishi bilan suyuqlikning ochiq idishdagi bug'lanish tezligi oshadi. Nihoyat, ma'lum bir haroratda suyuqlik qaynay boshlaydi: tez o'sib borayotgan bug 'pufakchalari uning butun hajmida hosil bo'lib, yuzaga ko'tariladi. Bu shuni anglatadiki, qaynash vaqtida suyuqlikning bug'lanishi nafaqat uning ochiq yuzasidan, balki pufakchalar ichida ham sodir bo'ladi. Ko'rinib turibdiki, ulardagi bug'lanish tufayli pufakchalarning o'sishi faqat qabariq ichidagi bosim bo'lgan haroratda mumkin, ya'ni.

to'yingan bug' bosimi ma'lum bir chuqurlikdagi suyuqlik bosimiga teng bo'ladi. Shuning uchun suyuqlikning qaynash nuqtasi tashqi bosimga bog'liq. Dengiz sathidan 7 km balandlikda suvning qaynash nuqtasi taxminan 70 ° C ni tashkil qiladi. Aksincha, yuqori bosim saqlanadigan germetik yopiq avtoklavlarda qaynash nuqtasi 100 ° C dan ancha yuqori.

Aralashmaydigan suyuqliklar chegarasida qaynash qiziqarli xususiyatlarga ega. Ularni quyidagi oddiy tajriba orqali ko'rsatish mumkin. Shisha idishga ma'lum miqdorda uglerod tetraklorid quyiladi va ustiga suv qatlami quyiladi. Oddiy atmosfera bosimida suv 100 ° C da, uglerod tetraklorid esa 100 ° S da qaynaydi.

Qaynatish to'yingan bug'ning bosimi pufak hosil bo'lgan chuqurlikdagi suyuqlikdagi bosimga teng bo'lganda sodir bo'ladi. Suyuqlik bosimi quyidagilardan iborat atmosfera bosimi va suyuqlik ustunining gidrostatik bosimi. Agar idishdagi suyuqlik ustunining balandligi bir necha santimetr bo'lsa, u holda gidrostatik bosim normal atmosfera bosimining bir necha mingdan bir qismidir va uni e'tiborsiz qoldirish mumkin. Suyuqlikning to'yingan bug' bosimi uning harorati bilan belgilanadi. Suvda pufakchalar faqat suv bug'ini o'z ichiga oladi; 100 ° C da to'yingan suv bug'ining bosimi normal atmosfera bosimiga teng. Uglerod tetrakloridida pufakchalar faqat bug'ni o'z ichiga oladi va to'yingan bug' bosimi atmosfera bosimiga teng.

Ushbu suyuqliklar orasidagi interfeysda pufakchalar bug' va suv bug'ini o'z ichiga oladi. Bu pufakchalardagi bosim Dalton qonuni asosida suv bug'ining parsial bosimlari yig'indisiga teng va shuning uchun chegarada pastroq haroratda joylashgan pufakchalarda atmosfera bosimiga teng bosim o'rnatiladi. harorat, qaynash interfeysdan boshlanadi. Tajriba shuni ko'rsatadiki, bu haroratda sodir bo'ladi.Bu haroratni suvning to'yingan bug'lari bosimiga va bosimlar yig'indisi atmosferaga teng bo'lgan haroratga bog'liqlik jadvallaridan tanlab, tajribasiz o'rnatish mumkin. Suv bug'ining bosimi 192 mm Hg bo'lganda. Art., va bug 'bosimi mm Hg. Art. Ushbu raqamlardan foydalanib, biz interfeysda hosil bo'lgan har bir pufakda suv molekulalariga qaraganda deyarli uch baravar ko'p molekulalar bo'ladi degan xulosaga kelishimiz mumkin. Va uglerod tetraklorid molekulasining massasi suv molekulasining massasidan to'qqiz baravar ko'p bo'lganligi sababli, uning bug'lanishi suvning bug'lanishidan deyarli 25 baravar tezroq sodir bo'ladi. davomida chegaraviy qatlamda qaynashni kuzatish

bir muncha vaqt o'tgach, pastki qatlam suvning yuqori qatlamiga qaraganda tezroq qaynab ketishini ko'rish mumkin.

Bug'lanish markazlari. Qaynatish jarayoni uchun suyuqlikda - bug'lanish markazlari rolini o'ynaydigan gaz fazasining yadrolarida bir hil bo'lmaganlar mavjud bo'lishi kerak. Odatda suyuqlikda erigan gazlar mavjud bo'lib, ular idishning pastki va devorlaridagi pufakchalar va suyuqlikda to'xtatilgan chang zarralari orqali chiqariladi. Qizdirilganda, bu pufakchalar harorat bilan gazlarning eruvchanligining pasayishi tufayli ham, ulardagi suyuqlikning bug'lanishi tufayli ham ortadi. Hajmi oshgan pufakchalar arximed suzuvchi kuch taʼsirida yuqoriga koʻtariladi. Agar suyuqlikning yuqori qatlamlari pastroq haroratga ega bo'lsa, bug'ning kondensatsiyasi tufayli ulardagi bosim keskin pasayadi va pufakchalar xarakterli shovqin bilan "yiqilib" ketadi. Butun suyuqlik qaynash nuqtasiga qadar qizdirilganda, pufakchalar yiqilishni to'xtatadi va yuzaga suzadi: butun suyuqlik qaynaydi.

qizdirilgan suyuqlik. Suyuqlik ma'lum bir bosimda qaynash nuqtasidan oshib ketadigan haroratgacha qizdirilishi mumkin. Buning uchun uni erigan gazlar va mexanik aralashmalardan yaxshilab tozalash kerak. Bunday suyuqlikda bug'lanish markazlari deyarli yo'q va harorat qaynash nuqtasidan sezilarli darajada yuqori bo'lsa ham qaynash boshlanmaydi. Bunday suyuqlik qizib ketgan deb ataladi. Bu beqaror davlat. Haddan tashqari qizib ketgan suyuqlik, unda bug'lanish markazlari paydo bo'lganda, qattiq qaynaydi.

Haddan tashqari qizib ketgan suyuqlikning tez qaynash fenomeni yuqori energiyali zarrachalarni aniqlash uchun zamonaviy qurilma - pufak kamerasida qo'llaniladi. Zaryadlangan zarrachaning o'tishi qizdirilgan suyuqlik zarrachalar yo'li bo'ylab qaynash markazlari yadrolarining shakllanishiga olib keladi. Embrionlarda hosil bo'lgan pufakchalar o'lchami bir millimetrga etadi va ularni impulsli yorug'lik manbai bilan yon yorug'lik ostida suratga olish mumkin.

Guruch. 80. Suyuqlik va uning to'yingan bug'ining zichligining haroratga bog'liqligi Pufak kameralaridagi yo'llarni o'rganish ko'plab yangi elementar zarrachalarni ochish va tadqiq qilish imkonini berdi.

kritik harorat. Haroratning oshishi bilan, to'yingan bug'ning zichligi oshishi bilan bir vaqtda, uning termal kengayishi tufayli suyuqlik zichligining pasayishi sodir bo'ladi. Agar bitta grafikda suyuqlik zichligi va uning to'yingan bug'ining haroratga bog'liqliklarini tasvirlasak, u holda ma'lum bir haroratda Tk kritik deb ataladi, ikkala egri chiziq birlashadi (80-rasm): zichlik

suyuqlik to'yingan bug'ning zichligiga teng bo'ladi. Kritik haroratda farq nafaqat zichlikda, balki suyuqlik va to'yingan bug'ning boshqa barcha jismoniy xususiyatlarida ham yo'qoladi.

Kritik harorat tushunchasi D. I. Mendeleyev tomonidan kiritilgan. Har bir moddaning o'ziga xos kritik harorati mavjud. Masalan, suv uchun u 374,15 ° S, uglerod oksidi uchun esa taxminan 31 ° S ni tashkil qiladi.

Gaz va bug 'o'rtasidagi farq. Kritik haroratning mavjudligi gaz va bug'ni farqlash imkonini beradi. Gazni suyuq holatga faqat kritik haroratdan past haroratda siqish orqali aylantirish mumkin. Shuning uchun kritik haroratdan past haroratda gazsimon holatda bo'lgan moddaga bug' deyiladi.

Shunday qilib, bug 'va gaz o'rtasida asosiy farq yo'q. Bu bo'linish shartli va mantiqiy, chunki biz juda tor harorat oralig'ida yashashga odatlanganmiz. Shuning uchun gaz odatda oddiy haroratda to'yingan bug 'bosimi atmosferadan yuqori bo'lgan modda deb ataladi (masalan, karbonat angidrid). Aksincha, "bug '" atamasi xona haroratida moddaning to'yingan bug 'bosimi atmosfera bosimidan (masalan, suv bug'i) past bo'lganda ishlatiladi.

Bug'lanish va kondensatsiya issiqligi. Bug'lanish va kondensatsiya kabi fazali o'tishlar har doim issiqlikning yutilishi yoki chiqarilishi bilan birga keladi. Moddani o'zgartirish uchun unga berilishi kerak bo'lgan issiqlik miqdori suyuqlik holati gazga aylanadi doimiy harorat Va doimiy bosim, bug'lanish issiqligi (yoki bug'lanish issiqligi) deb ataladi. Xuddi shu sharoitda bug 'suyuqlikka kondensatsiyalanganda bir xil miqdorda issiqlik chiqariladi. Farqlash o'ziga xos issiqlik bug'lanish (kilogramm uchun joulda o'lchanadi) va molyar (mol uchun joulda o'lchanadi).

Bug'lanish issiqligi haroratga bog'liq. Haroratning oshishi bilan u kamayadi va kritik haroratda yo'qoladi.

Bug'lanish issiqligi maxsus holat fazali o'tish issiqligi. Yana bir misol, erish paytida so'rilgan va kristallanish paytida ajralib chiqadigan termoyadroviy issiqlikdir.

Havoning namligi. Yer atmosferasidagi suv bug'lari, ochiq suv yuzasi juda katta bo'lishiga qaramay, to'yingan emas. Havodagi suv bug'ining tarkibi havo namligi bilan tavsiflanadi. Biosferaning holati, inson farovonligi, texnik qurilmalarning ishlashi, binolar va san'at asarlarining xavfsizligi ko'p jihatdan havo namligiga bog'liq.

Namlik suv bug'ining qisman bosimi bilan o'lchanadi, ba'zan mutlaq namlik deb ataladi. Biroq, qiymat mutlaq namlik bu sharoitda suv bug'ining to'yinganlikdan qanchalik uzoq ekanligini aniqlashga hali ruxsat bermaydi. Ammo ochiq yuzalardan suvning bug'lanish intensivligi bunga bog'liq. Suv bug'ining holatini to'yinganlikka yaqinligini tavsiflash uchun nisbiy namlik kiritiladi.

Nisbiy namlik - ma'lum bir haroratda havodagi suv bug'ining qisman bosimining ushbu haroratdagi to'yingan bug' bosimiga nisbati. Nisbiy namlik odatda foiz sifatida ifodalanadi:

Agar havo harorati undagi suv bug'ining doimiy miqdori bilan (ya'ni, doimiy mutlaq namlikda) tushirilsa, unda nisbiy namlik oshadi va ma'lum bir haroratda u yetadi, ya'ni bug 'to'yingan bo'ladi. Havodagi bug 'to'yingan bu harorat shudring nuqtasi deb ataladi. Havo shudring nuqtasiga qadar sovishi bilan suv bug'lari kondensatsiyalana boshlaydi. Bu tuman va shudring hosil bo'lishida namoyon bo'ladi.

Havoning namligini o'lchash. Havoning namligini o'lchash uchun gigrometrlar va psixrometrlar qo'llaniladi. Kondensatsiya higrometrining harakati shudring nuqtasini o'lchashga, ya'ni tuman tushganda sovutilgan sirt haroratini o'lchashga asoslangan. Shudring nuqtasi va havo haroratini bilib, maxsus jadvallar yordamida suv bug'ining qisman bosimi va nisbiy namlikni aniqlash mumkin.

Psixrometrning harakati suvning bug'lanish intensivligining havoning nisbiy namligiga bog'liqligiga asoslanadi. U ikkita termometrdan iborat bo'lib, ulardan birining shari quruq, ikkinchisining shari esa nam latta bilan o'ralgan, uchi suvga botiriladi. Quruq va ho'l termometr ko'rsatkichlari o'rtasidagi farqga ko'ra, havo namligi maxsus jadvallar yordamida aniqlanadi.

Yuzaki taranglik. Bir necha fazalardan tashkil topgan termodinamik tizimda har doim interfeyslar mavjud. Tizimning bir qator xususiyatlari ushbu interfaza chegaralari bilan bog'liq bo'lib, endi biz ularni muhokama qilamiz.

Suyuq fazada atrofdagi molekulalardan moddaning molekulalariga jozibador kuchlar ta'sir qiladi. Molekula suyuqlikda chuqur joylashganda va sirtdan chiqarilganda, bu kuchlar barcha yo'nalishlarda harakat qiladi va o'rtacha hisobda muvozanatlashadi. Agar molekula sirt yaqinida bo'lsa, unda boshqa molekulalarning unga ta'siri ichkariga yo'naltirilgan natijaviy kuchning paydo bo'lishiga olib keladi.

suyuqliklar. Suyuqlikning erkin yuzasini oshirish uchun molekulalarning bir qismi hajmdan o'tishi kerak sirt qatlami, va buning uchun siz biroz ish qilishingiz kerak. Shuning uchun suyuqlik sirtining mavjudligi qo'shimcha energiya bilan bog'liq.

Yuzaki energiya - qo'shni fazalardagi molekulalararo o'zaro ta'sirlarning qayd etilgan farqi tufayli fazalar ichidagi molekulalarning energiyasiga nisbatan (ya'ni chegaradan uzoqda) sirt qatlamidagi molekulalarning potentsial energiyasidan ortiqcha.

Kuch sirt tarangligi. Sirt taranglik kuchi - bu interfeys bo'ylab, masalan, suyuqlik yuzasi bo'ylab, bu sirtni cheklaydigan chiziqqa perpendikulyar (haqiqiy yoki aqliy) ta'sir qiluvchi kuch. Sirt taranglik kuchining mavjudligini quyidagi oddiy tajribalar orqali tekshirish mumkin.

Sovun plyonkasidan foydalanish tajribalari eng yorqindir. Simli romni sovunli eritmaga botirib olingan sovun plyonkasiga ip halqasini qo'yamiz (81-rasm). Ilgak ichidagi sovun plyonkasi buzilmagan ekan, halqa unga berilgan har qanday shaklni saqlab qoladi (81a-rasm). Agar pastadir ichidagi plyonka teshilgan bo'lsa, u holda ip aylana shaklini oladi (816-rasm). Ushbu shakl ramkada qolgan plyonkaning minimal maydonini va shuning uchun uning sirt energiyasining minimal qiymatini ta'minlaydi.

Guruch. 81. Sovun plyonkasi halqasi

Sirt tarangligi tufayli, yo'qligida suyuqlik tashqi kuchlar to'p shaklini oladi, ya'ni ma'lum hajm uchun minimal sirtga va shunga mos ravishda minimal sirt energiyasiga ega. Bu vaznsizlikda, masalan, kokpitda sodir bo'ladi kosmik kema, stakanga suv quyish mumkin bo'lmagan joyda va qachon erkin tushish yomg'ir tomchilari.

sirt energiyasi. Miqdoriy jihatdan sirt tarangligi a sirt qatlami chegarasiga ta'sir qiluvchi sirt taranglik kuchi modulining chegara uzunligiga nisbati yoki bir xil bo'lgan sirt energiyasining sirt maydoniga nisbati bilan tavsiflanadi:

Yassi suyuqlik yuzasida sirt taranglik kuchi sirtning qanchalik "cho'zilgan"ligiga bog'liq emas. To'g'ri aytganda, bunday sirt uchun "cho'zish" tushunchasi

Buning ma'nosi yo'q: ko'proq molekulalarni sirt qatlamiga tortib, sirt maydonini oshirish uchun, kauchuk plyonkani cho'zishdan farqli o'laroq, doimiy kuchni qo'llash kerak, chunki sirt qatlami, maydoni ortib, uning xususiyatlarini o'zgartirmaydi.

Sirt taranglik kuchlarining ana shu xossasi (2) formuladagi c ning ikkita ta’rifining ekvivalentligiga olib keladi.

Darhaqiqat, x uzunlikdagi sovun plyonkasini cheklovchi jumperni harakatlantirishda bajarilgan ish (82-rasm) ga teng, bu erda plyonkaning bir tomonining sirt maydonining oshishi. Bu ish plyonkaning sirt energiyasini oshirishga teng

Namlash. Suyuqlik molekulalarining qattiq molekulalar bilan o'zaro ta'siri tufayli namlanish paydo bo'ladi - bu suyuqlikning sirt yaqinidagi erkin yuzasining egriligiga olib keladigan hodisa qattiq tana.

Guruch. 82. Plyonka sirtining ortishi bilan ishlashni hisoblash bo'yicha

Guruch. 83. Namlash (a) va namlanmaslik (b) holatida kontakt burchagi.

Agar suyuqlik va qattiq jism molekulalari orasidagi o'zaro ta'sir kuchi suyuqlik molekulalari orasidagi o'zaro ta'sir kuchidan katta bo'lsa, suyuqlik qattiq sirtni namlaydi. Bunda suyuqlik yuzasiga teguvchi tekislik bilan qattiq jism yuzasi orasidagi aloqa burchagi yoki namlanish burchagi deb ataladigan burchak o'tkir bo'ladi (83a-rasm). Aks holda, burchak o'tmas bo'ladi (836-rasm). To'liq namlash bilan to'liq namlanmaslik bilan Masalan, suv toza oynani namlaydi va kerosin bilan qoplangan sirtni ho'llamaydi.

Namlash va namlanmaslik ko'plab taniqli hodisalarni tushuntiradi. Kerosinning chiroq pitigidan yuqoriga ko'tarilishi, sochiq bilan quritish qobiliyati butunlay ho'llash bilan bog'liq hodisalarga misoldir. Aksincha, suv yuzasida yupqa yog 'qatlami bilan qoplangan po'lat ignaning suzishi, ovqat yonmaydigan teflon kostryulkalar, suv o'lchagich qo'ng'izlarning uzun ingichka oyoqlari bilan suv bo'ylab yugurishi - bularning barchasida. hollarda biz namlanmaslik bilan duch kelamiz.

kapillyar hodisalar. Suyuqlikning tor kapillyar naychalarda namlanish hodisasi tufayli ko`tarilishi yoki tushishi kapillyar hodisalar deyiladi (84-rasm).

Guruch. 84. Kapillyarlardagi suyuqlik

Suyuqlik ko'tariladigan balandlik (radius kapillyarining devorlarini to'liq namlaydigan zichlikni ko'tarilgan suyuqlik ustunining og'irligini ustunning yuqori perimetri bo'ylab ta'sir qiluvchi sirt taranglik kuchiga tenglashtirish orqali topish mumkin:

kapillyar bosim. Sirt taranglik kuchlari ta'sirida yuzaga keladigan suyuqlik yuzasining egriligi suyuqlikda kapillyar bosim deb ataladigan ortiqcha bosimning paydo bo'lishiga olib keladi. Sferik sirt holatida bu bosim Laplas formulasi bo'yicha uning egrilik radiusi bilan bog'liq:

Bu formulani (3) yordamida osongina olish mumkin, agar kapillyardagi suyuqlik ustunining tagidagi ortiqcha gidrostatik bosim suyuqlikning erkin yuzasi egriligi tufayli bosimning o'zgarishi bilan qoplanishi kerakligini hisobga olsak. .

Bo'shliqdagi suyuqlik-shisha interfeysining butun uzunligi bo'ylab ta'sir qiluvchi sirt taranglik kuchi:

Keling, bu balandlik kapillyardagi ko'tarilish balandligining yarmiga teng ekanligiga e'tibor beraylik, uning diametri bo'shliqning kengligiga teng. Shunga mos ravishda, silindrsimon sirt tomonidan yaratilgan kapillyar bosimning qiymati ham sferikning yarmiga teng.

kapillyar to'lqinlar. Yuzaki taranglik kuchlari, tortishish kuchi kabi, suv yuzasida to'lqinlarning paydo bo'lishida muhim rol o'ynaydi. Turli uzunlikdagi to'lqinlar uchun bu kuchlarning roli boshqacha: etarlicha qisqa to'lqinlar uchun, suyuqlik yuzasining egriligi katta bo'lsa, sirt taranglik kuchlari ustunlik qiladi; uzoq to'lqinlar bo'lsa, aksincha, bu kuchlarni e'tiborsiz qoldirish mumkin. Shuning uchun suvdagi mayda to'lqinlar asosan kapillyar to'lqinlardir. O'lchovli mulohazalar kapillyar to'lqinlarning tarqalish tezligining sirt taranglik suyuqligining zichligi a va to'lqin uzunligi K ga bog'liqlik xususiyatini topishni osonlashtiradi. Ifodani tuzish

va o'lchamlarning mos keladigan tengligini yozamiz, biz topamiz

Aniq dinamik nazariya o'lchamsiz S koeffitsienti uchun ga teng qiymat beradi.

Fazalar nima va termodinamik tizimning tarkibiy qismlari nima?

Ko'p fazali bir komponentli tizimlar va bir fazali ko'p komponentli tizimlarga misollar keltiring.

Qanday fazali transformatsiyalarni bilasiz?

Qanday sharoitlarda turli fazalar muvozanatda bo'lishi mumkin?

To'yingan bug' nima? Uning bosimi nima uchun hajmga bog'liq emasligini tushuntiring.

Nima uchun to'yingan bug'ning bosimi harorat oshishi bilan ideal gaz bosimiga qaraganda tezroq ortadi?

Nima uchun suyuqlikning qaynash nuqtasi tashqi bosimga bog'liqligini tushuntiring. Nima uchun ma'lum bir bosimda aralashmaydigan suyuqliklar chegarasidagi qaynash nuqtasi ularning har birining qaynash nuqtasidan past bo'ladi?

Agar havo nasosining qo'ng'irog'i ostiga bir stakan suv qo'yilsa, u holda havo tezda tashqariga chiqarilganda, stakandagi suv qaynaydi. Sababini tushuntiring.

Ko'pikli kameraning ishlash printsipi qanday?

Kritik harorat nima? "Gaz" va "bug '" tushunchalari o'rtasidagi farq kritik harorat bilan qanday bog'liq?

Bug'lanish issiqligining fizik tabiatini tushuntiring. Nima uchun u kritik haroratda yo'qoladi?

Nisbiy namlik 100% bo'lgan psixrometrdagi quruq va ho'l termometrlarning ko'rsatkichlari o'rtasidagi farq nima?

Suyuqlik hajmida va uning yuzasida joylashgan molekulalarning energiyasidagi farqning sababi nimada?

Nima uchun erkin uchadigan yomg'ir tomchisi biroz tekislangan, jo'mrakdan osilgan tomchi esa cho'zilgan?

Nima uchun vodoprovoddan oqayotgan ingichka uzluksiz vertikal suv oqimi ma’lum masofada alohida tomchilarga parchalanadi?

Nima uchun suzuvchining sochlari suv ostida erkin oqadi va suzuvchi suvdan chiqishi bilanoq darhol bir-biriga yopishadi?

Bir tomchi suv gorizontal yog'och, shisha yoki alyuminiy yuzada qanday shaklga ega?

Nima uchun suv metall yuzasini namlashiga qaramay, issiq tovadagi bir tomchi suv o'zining sharsimon shaklini saqlab qoladi?

(3) formulani olishda suyuqlik kapillyarning ichki yuzasini to'liq namlaydi, degan taxmin qayerda qo'llaniladi?

Tor kapillyar va keng naychadagi suyuqlik yuzasi shaklidagi farq nima bilan izohlanadi?

Suyuqlik kapillyarda balandlikka ko'tarilganda, suyuqlik ustunining massasi bo'lgan joyda sirt taranglik kuchlari ishlaydi (buni isbotlang). Lekin potentsial energiya bu ustun faqat ga teng Bu energiya saqlanish qonuniga qanday mos keladi?

Qaynatish - suyuqlikning bug'ga intensiv o'tishi, ma'lum bir haroratda suyuqlikning butun hajmida bug 'pufakchalari paydo bo'lishi bilan sodir bo'ladi.

Suyuqlikning har qanday haroratida sodir bo'ladigan bug'lanishdan farqli o'laroq, bug'lanishning boshqa turi - qaynash faqat to'liq ma'lum (ma'lum bosimda) haroratda - qaynash nuqtasida mumkin.

Ochiq shisha idishda suv qizdirilsa, harorat oshishi bilan idishning devorlari va pastki qismi mayda pufakchalar bilan qoplanganini ko'rish mumkin. Ular to'liq namlanmagan tomir devorlarining chuqurchalari va mikro yoriqlarida mavjud bo'lgan eng kichik havo pufakchalarining kengayishi natijasida hosil bo'ladi.

Pufakchalar ichidagi suyuqlik bug'lari to'yingan. Haroratning oshishi bilan bug 'bosimi ortadi va pufakchalar kattalashadi. Pufakchalar hajmining oshishi bilan ularga ta'sir qiluvchi suzuvchi (Arximed) kuchi ham ortadi. Ushbu kuch ta'sirida eng katta pufakchalar tomir devorlaridan ajralib, yuqoriga ko'tariladi. Agar suvning yuqori qatlamlari hali 100 ° C gacha qizdirishga ulgurmagan bo'lsa, unda bunday (sovuqroq) suvda, pufakchalar ichidagi suv bug'ining bir qismi kondensatsiyalanadi va suvga kiradi; pufakchalar hajmi kamayadi va tortishish kuchi ularning yana pastga tushishiga olib keladi. Bu erda ular yana ko'payib, yana suzishni boshlaydilar. Suv ichidagi pufakchalarning muqobil ko'payishi va kamayishi undagi xarakterli tovush to'lqinlarining paydo bo'lishi bilan birga keladi: qaynoq suv shovqinli.

Barcha suv 100 ° C gacha qiziganda, ko'tarilgan pufakchalar endi kichraymaydi, balki suv yuzasida yorilib, bug'ni tashqariga chiqaradi. Xarakterli gurgling bor - suv qaynaydi.

Qaynatish pufakchalar ichidagi to'yingan bug'ning bosimi atrofdagi suyuqlikdagi bosimga teng bo'lgandan keyin boshlanadi.

Qaynatish jarayonida suyuqlik va uning ustidagi bug'ning harorati o'zgarmaydi. Barcha suyuqlik qaynab ketguncha u o'zgarishsiz qoladi. Buning sababi shundaki, suyuqlikka berilgan barcha energiya uni bug'ga aylantirish uchun sarflanadi.

Suyuqlik qaynaydigan harorat qaynash nuqtasi deb ataladi.

Qaynash nuqtasi suyuqlikning erkin yuzasiga ta'sir qiladigan bosimga bog'liq. Bu to'yingan bug' bosimining haroratga bog'liqligi bilan bog'liq. Bug 'pufakchasi uning ichidagi to'yingan bug'ning bosimi suyuqlikdagi bosimdan bir oz oshib ketganda o'sadi, bu tashqi bosim va suyuqlik ustunining gidrostatik bosimi yig'indisidir.

Tashqi bosim qanchalik katta bo'lsa, qaynash nuqtasi shunchalik katta bo'ladi.

Biz hammamiz bilamizki, suv 100 ° C da qaynaydi. Ammo shuni unutmasligimiz kerakki, bu faqat normal atmosfera bosimida (taxminan 101 kPa). Bosim ortishi bilan suvning qaynash nuqtasi ortadi. Masalan, bosimli pishirgichlarda ovqat taxminan 200 kPa bosim ostida pishiriladi. Suvning qaynash nuqtasi 120 ° C ga etadi. Bunday haroratdagi suvda pishirish jarayoni oddiy qaynoq suvga qaraganda ancha tezroq bo'ladi. Bu "bosimli pishirgich" nomini tushuntiradi.

Aksincha, tashqi bosimni kamaytirish orqali biz qaynash nuqtasini pasaytiramiz. Masalan, tog'li hududlarda (3 km balandlikda, bosim 70 kPa) suv 90 ° S haroratda qaynaydi. Shuning uchun, bu hududlarning aholisi, bunday qaynoq suvdan foydalangan holda, tekisliklar aholisiga qaraganda pishirish uchun ko'proq vaqt talab qiladi. Va bu qaynoq suvda pishirish, masalan, tovuq tuxumi odatda mumkin emas, chunki 100 ° C dan past haroratda oqsil koagulyatsiya qilinmaydi.

Har bir suyuqlik o'zining qaynash nuqtasiga ega, bu to'yingan bug' bosimiga bog'liq. To'yingan bug 'bosimi qanchalik baland bo'lsa, mos keladigan suyuqlikning qaynash nuqtasi shunchalik past bo'ladi, chunki past haroratlarda to'yingan bug' bosimi atmosfera bosimiga teng bo'ladi. Masalan, 100 ° C qaynoq nuqtasida to'yingan suv bug'ining bosimi 101,325 Pa (760 mm Hg), simob bug'i esa atigi 117 Pa (0,88 mm Hg) ni tashkil qiladi. Simob normal bosimda 357°C da qaynaydi.

Qaynatish suyuqlikni gaz (bug ') holatiga aylantirish jarayonidir. Suyuqlikda bug 'pufakchalari yoki bug' bo'shliqlari paydo bo'ladi. Ulardagi suyuqlik bug'langanda pufakchalar kattalashadi. Pufakchalardagi bug'ga aylanadi gazsimon holat suyuqlik ustida.

Qaynatish deganda suvning suyuq holatini bug'ga intensiv o'tishi tushuniladi. O'tish ma'lum bir haroratda suyuqlikning butun hajmi bo'ylab bug 'pufakchalarini aylantirishdan iborat.

Suvning har qanday haroratida sodir bo'lishi mumkin bo'lgan bug'lanishdan farqli o'laroq, qaynash kabi bug'lanish faqat tegishli haroratda mumkin. Bu harorat qaynash nuqtasi deb ataladi.

Agar siz suvni ochiq shisha idishda isitsangiz, harorat ko'tarilgach, suv mayda pufakchalar bilan qoplana boshlaganini sezasiz. Bunday pufakchalar tomirning mikro yoriqlarida mavjud bo'lgan kichik havo pufakchalarining kengayishi tufayli hosil bo'ladi.

Pufakchalar ichidagi bug 'to'yingan. Harorat ko'tarilgach, bug 'bosimi ortadi. Natijada, pufakchalar hajmi o'zgaradi. Pufakchalar hajmi oshganidan keyin ularga ta'sir qiluvchi Arximed kuchi ham ortadi. Bunday kuchga duchor bo'lganda, pufakchalar suv yuzasiga moyil bo'la boshlaydi. Agar yuqori qatlam qaynash nuqtasiga, ya'ni yuz daraja Selsiyga qadar isinish uchun vaqt topolmasa, suv bug'ining bir qismi soviydi va pastga tushadi. Pufakchalar hajmi o'zgaradi va tortishish kuchi ularni pastga tushirishga majbur qiladi. Suvning issiq qatlamlariga pastga tushib, ular yana yuzaga ko'tarila boshlaydilar. Pufakchalarning kattalashishi va hajmining kamayishi bilan suv ichida pufakchalar paydo bo'ladi. tovush to'lqinlari. Shuning uchun qaynay boshlagan suv xarakterli shovqin chiqaradi.

Barcha suv 100 daraja haroratga erishgandan so'ng, yuzaga kelgan pufakchalar hajmining kamayishini to'xtatadi. Ular suv yuzasiga chiqishi bilanoq yorilib keta boshlaydi. Suv bug'lari suvdan chiqa boshlaydi. Suv ma'lum bir tovush chiqaradi.

Qaynatish paytida suyuqlik va bug'ning harorati o'zgarmaydi. Barcha suyuqlik bug'lanib ketguncha u bir holatda qoladi. Buning sababi shundaki, barcha energiya suvni bug'ga aylantirish uchun sarflanadi.

Suv qaynay boshlagan haroratga qaynash nuqtasi deyiladi.

Qaynash nuqtasi bevosita suyuqlik yuzasiga ta'sir qiladigan bosimga bog'liq. Bu to'yingan bug' bosimining haroratga bog'liqligi bilan izohlanadi. Bug 'pufakchalari o'sishda davom etadi. O'sish uning ichidagi to'yingan bug'ning bosimi suyuqlik bosimidan oshib ketguncha davom etadi. Bu bosim tashqi bosim va suyuqlikning gidrostatik bosimining yig'indisidir.

Agar tashqi bosim oshsa, qaynash nuqtasi ham ortadi!

Har bir kattalar suvning yuz daraja Selsiyga teng haroratda qaynay boshlaganini biladi. Shuni esda tutish kerakki, bu qaynash nuqtasi normal atmosfera bosimida bo'ladi, bu 101 kPa. Bosim oshsa, qaynash nuqtasi o'zgaradi.

Tashqi atmosfera bosimining pasayishi bilan qaynash nuqtasi pasayadi. Tog'larda suv to'qson daraja haroratda qaynaydi. Shuning uchun, bu hududda yashovchi odamlar ovqat pishirish uchun ko'proq vaqt talab qiladi. Tekisliklar aholisi ovqatni tezroq pishirishi mumkin bo'ladi. Past qaynash nuqtasida oddiy tuxumni qaynatish mumkin emas, chunki harorat 100 darajadan past bo'lsa, oqsil koagulyatsiya qila olmaydi.

Har bir suyuqlik bug'ning to'yinganlik bosimiga bog'liq bo'lgan o'z qaynash nuqtasiga ega. Bug 'to'yinganlik bosimi ortishi bilan qaynash nuqtasi pasayadi.

Qaynayotgan suv juda murakkab jarayon bo'lib, u bir-biridan farq qiladigan to'rt xil bosqichdan iborat:

• Birinchi bosqichda idishning pastki qismidan kichik havo pufakchalari ko'tariladi va idishning devorlarida bir guruh pufakchalar paydo bo'ladi.


• Qaynatishning ikkinchi bosqichida pufakchalar hajmining oshishi sodir bo'ladi. Vaqt o'tishi bilan suvda paydo bo'ladigan va sirtga moyil bo'lgan pufakchalar soni ko'payishni boshlaydi. Ushbu bosqichda suv biroz sezilarli shovqin qila boshlaydi.


• Uchinchi bosqichda pufakchalarning katta ko'tarilishi boshlanadi, bu suvning biroz bulutlanishiga olib keladi va ma'lum vaqtdan keyin suv "oqlashadi". Bu harakat suvning tez oqimi oqadigan buloqga o'xshaydi. Bu qaynatish "oq kalit" deb ataladi. Bu bosqich juda qisqa. Ovozga kelsak, u asalarilar to'dasi chiqaradigan tovushga o'xshab ketadi.


• To'rtinchi bosqichda suyuqlikning kuchli qaynashi sodir bo'ladi. Suv yuzasida ko'p miqdorda katta pufakchalar paydo bo'lib, ular yorilib keta boshlaydi. Bir necha daqiqadan so'ng suv sachra boshlaydi. Splash paydo bo'lishi kuchli qaynatilgan suvni tavsiflaydi. Ovoz keskin bo'ladi, bir xillik to'xtaydi. Shovqin bir-biriga uchayotgan telba asalarilarni eslatadi.