-->
|
|
|
Ãëàâà 11. Âçàèìíûå ïðåâðàùåíèÿ æèäêîñòåé è ãàçîâ § 69. Äàâëåíèå íàñûùåííîãî ïàðàÊàê âû äóìàåòå, ÷òî áóäåò ïðîèñõîäèòü ñ íàñûùåííûì ïàðîì, åñëè óìåíüøèòü çàíèìàåìûé èì îáú¸ì: íàïðèìåð, åñëè ñæèìàòü ïàð, íàõîäÿùèéñÿ â ðàâíîâåñèè ñ æèäêîñòüþ â öèëèíäðå ïîä ïîðøíåì, ïîääåðæèâàÿ òåìïåðàòóðó ñîäåðæèìîãî öèëèíäðà ïîñòîÿííîé? Ïðè ñæàòèè ïàðà ðàâíîâåñèå íà÷í¸ò íàðóøàòüñÿ. Ïëîòíîñòü ïàðà â ïåðâûé ìîìåíò íåìíîãî óâåëè÷èòñÿ, è èç ãàçà â æèäêîñòü íà÷í¸ò ïåðåõîäèòü áîëüøåå ÷èñëî ìîëåêóë, ÷åì èç æèäêîñòè â ãàç. Âåäü ÷èñëî ìîëåêóë, ïîêèäàþùèõ æèäêîñòü â åäèíèöó âðåìåíè, çàâèñèò òîëüêî îò òåìïåðàòóðû, è ñæàòèå ïàðà ýòî ÷èñëî íå ìåíÿåò. Ïðîöåññ ïðîäîëæàåòñÿ äî òåõ ïîð, ïîêà âíîâü íå óñòàíîâèòñÿ äèíàìè÷åñêîå ðàâíîâåñèå è ïëîòíîñòü ïàðà, à çíà÷èò, è êîíöåíòðàöèÿ åãî ìîëåêóë íå ïðèìóò ïðåæíèõ ñâîèõ çíà÷åíèé. Ñëåäîâàòåëüíî,
Òàê êàê äàâëåíèå ïðîïîðöèîíàëüíî êîíöåíòðàöèè ìîëåêóë (ð = nkT), òî èç ýòîãî îïðåäåëåíèÿ ñëåäóåò, ÷òî
Ïðè ñæàòèè íàñûùåííîãî ïàðà âñ¸ áîëüøàÿ ÷àñòü åãî ïåðåõîäèò â æèäêîå ñîñòîÿíèå. Æèäêîñòü äàííîé ìàññû çàíèìàåò ìåíüøèé îáú¸ì, ÷åì ïàð òîé æå ìàññû.  ðåçóëüòàòå îáú¸ì ïàðà ïðè íåèçìåííîé åãî ïëîòíîñòè óìåíüøàåòñÿ. Îòìåòèì åù¸ îäèí âàæíûé ôàêò.
Íåíàñûùåííûé ïàð
Ïðè óìåíüøåíèè îáú¸ìà (ðèñ. 11.1) äàâëåíèå íåíàñûùåííîãî ïàðà óâåëè÷èâàåòñÿ (ó÷àñòîê 1—2) ïîäîáíî òîìó, êàê èçìåíÿåòñÿ äàâëåíèå ïðè óìåíüøåíèè îáú¸ìà èäåàëüíîãî ãàçà. Ïðè îïðåäåë¸ííîì îáú¸ìå ïàð ñòàíîâèòñÿ íàñûùåííûì, è ïðè äàëüíåéøåì åãî ñæàòèè ïðîèñõîäèò ïðåâðàùåíèå åãî â æèäêîñòü (ó÷àñòîê 2—3).  ýòîì ñëó÷àå íàä æèäêîñòüþ óæå áóäåò íàõîäèòüñÿ íàñûùåííûé ïàð. Êàê òîëüêî âåñü ïàð ïðåâðàòèòñÿ â æèäêîñòü, äàëüíåéøåå óìåíüøåíèå îáú¸ìà âûçîâåò ðåçêîå óâåëè÷åíèå äàâëåíèÿ (æèäêîñòü ìàëîñæèìàåìà). Îäíàêî ïàð ïðåâðàùàåòñÿ â æèäêîñòü íå ïðè ëþáîé òåìïåðàòóðå. Åñëè òåìïåðàòóðà âûøå íåêîòîðîãî çíà÷åíèÿ, òî, êàê áû ìû íè ñæèìàëè ãàç, îí íèêîãäà íå ïðåâðàòèòñÿ â æèäêîñòü.
Êàæäîìó âåùåñòâó ñîîòâåòñòâóåò ñâîÿ êðèòè÷åñêàÿ òåìïåðàòóðà, ó ãåëèÿ Têð = 4 Ê, ó àçîòà Têð = 126 Ê.
Ñâîéñòâà íàñûùåííîãî è íåíàñûùåííîãî ïàðà ðàçëè÷íû. Çàâèñèìîñòü äàâëåíèÿ íàñûùåííîãî ïàðà îò òåìïåðàòóðû. Ñîñòîÿíèå íàñûùåííîãî ïàðà, êàê ïîêàçûâàåò îïûò, ïðèáëèæ¸ííî îïèñûâàåòñÿ óðàâíåíèåì ñîñòîÿíèÿ èäåàëüíîãî ãàçà (10.4), à åãî äàâëåíèå îïðåäåëÿåòñÿ ôîðìóëîé ðí. ï = nkT. (11.1) Ñ ðîñòîì òåìïåðàòóðû äàâëåíèå ðàñò¸ò.
Îäíàêî çàâèñèìîñòü äàâëåíèÿ ðí. ï îò òåìïåðàòóðû Ò, íàéäåííàÿ ýêñïåðèìåíòàëüíî, íå ÿâëÿåòñÿ ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëüíîé, êàê ó èäåàëüíîãî ãàçà ïðè ïîñòîÿííîì îáú¸ìå. Ñ óâåëè÷åíèåì òåìïåðàòóðû äàâëåíèå ðåàëüíîãî íàñûùåííîãî ïàðà ðàñò¸ò áûñòðåå, ÷åì äàâëåíèå èäåàëüíîãî ãàçà (ðèñ. 11.2, ó÷àñòîê êðèâîé ÀÂ). Ýòî ñòàíîâèòñÿ î÷åâèäíûì, åñëè ïðîâåñòè èçîõîðû èäåàëüíîãî ãàçà ÷åðåç òî÷êè À è  (øòðèõîâûå ïðÿìûå). Ïî÷åìó ýòî ïðîèñõîäèò? Ïðè íàãðåâàíèè æèäêîñòè â çàêðûòîì ñîñóäå ÷àñòü æèäêîñòè ïðåâðàùàåòñÿ â ïàð.  ðåçóëüòàòå ñîãëàñíî ôîðìóëå (11.1)
 îñíîâíîì óâåëè÷åíèå äàâëåíèÿ ïðè ïîâûøåíèè òåìïåðàòóðû îïðåäåëÿåòñÿ èìåííî óâåëè÷åíèåì êîíöåíòðàöèè. Ãëàâíîå ðàçëè÷èå â ïîâåäåíèè èäåàëüíîãî ãàçà è íàñûùåííîãî ïàðà ñîñòîèò â òîì, ÷òî
Æèäêîñòü ÷àñòè÷íî ïðåâðàùàåòñÿ â ïàð, èëè, íàïðîòèâ, ïàð ÷àñòè÷íî êîíäåíñèðóåòñÿ. Ñ èäåàëüíûì ãàçîì íè÷åãî ïîäîáíîãî íå ïðîèñõîäèò. Êîãäà âñÿ æèäêîñòü èñïàðèòñÿ, ïàð ïðè äàëüíåéøåì íàãðåâàíèè ïåðåñòàíåò áûòü íàñûùåííûì è åãî äàâëåíèå ïðè ïîñòîÿííîì îáú¸ìå áóäåò âîçðàñòàòü ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëüíî àáñîëþòíîé òåìïåðàòóðå (ñì. ðèñ. 11.2, ó÷àñòîê êðèâîé ÂÑ).
|
|
|