Enciclopedia Krugosvet lichid
Procesul de stabilire a unui astfel de echilibru poate fi reprezentat după cum urmează. Vaporii deasupra suprafeței lichidului format prin plecarea fragmente din suprafața sa. Pentru a ieși din lichidul moleculele vaporizate trebuie să depășească forța de atracție a moleculelor rămase; efectua de lucru împotriva acestor forțe. În plus, lucrarea trebuie realizată împotriva presiunii pereche deja formate externe. În mod evident, toate aceste lucrări poate fi realizată în detrimentul energiei cinetice a mișcării termice a moleculelor. Desigur, nu toate moleculele sunt în măsură să facă acest lucru, dar numai cele care au suficientă energie cinetică pentru ea, astfel încât trecerea moleculelor în vaporii duce la epuizarea rapidă a moleculelor de lichid, de exemplu, pentru răcirea acestuia. Senzație de răcire puternică a pielii umezit, de exemplu, eter (lichid care se evaporă rapid) este o consecință a acestui efect.
Pentru a accelera evaporarea lichidului rămas constant sau chiar a crescut, este necesar să se mențină constantă temperatura de suprafață, ceea ce asigură o aprovizionare constantă de căldură dintr-o sursă externă. Simultan cu transferul de molecule din volumul de lichid în faza gazoasă și procesul invers are loc: porțiunile de retur ale moleculelor într-un lichid (condensare). Evident, numărul de molecule de proporția condensabil la densitatea moleculelor într-o pereche, astfel încât într-un vas închis, după ceva timp, când înainte și invers vitezele proceselor devin egale, are loc echilibrul. Stabilit Densitatea de vapori, astfel constantă corespunde unei presiuni bine definită, care se numește presiunea vaporilor saturați, care crește odată cu creșterea temperaturii.
Tranziția unei substanțe dintr-o etapă la alta este întotdeauna asociat cu absorbția sau eliberarea unor căldură - așa numita căldură latentă a tranziției de fază (sau pur și simplu, căldura de tranziție). Cantitatea de căldură necesară pentru evaporarea lichidului din suprafață a avut loc la o temperatură constantă (sub o presiune externă egală cu elasticitatea vaporilor de saturație) se numește căldura de evaporare, care este o caracteristică universală a fiecărui lichid. procesul invers de condensare vaporizarea însoțită de căldură. Este de căldură de condensare evident egală cu căldura de vaporizare. Transferul de căldură este caracteristică practic cantitativă a forțelor de legare dintre moleculele substanței - cu atât mai mare cu forța, cu atât mai mare de transfer de căldură. În ceea ce lichidul se poate spune că energia potențială a moleculelor în lichid este mai mică decât energia potențială în pereche cu o valoare egală cu căldura de vaporizare, per moleculă. În practică, utilizarea căldurii specifice de vaporizare (condensare), care se obține prin împărțirea molarului (denumit la un mol de) căldura de evaporare a masei moleculare a lichidului.
lichid Fierberea - procesul de evaporare este însoțită de formarea rapidă și de creștere a bulelor de vapori care se sparg prin suprafața lichidului exterior. Dacă lichidul din vasul este încălzit la o presiune externă constantă, prima generație de abur este caracterul calm, deoarece evaporarea are loc numai cu suprafața liberă a lichidului, cu toate acestea, la atingerea unei anumite temperaturi, numită generare de abur de fierbere începe să apară nu numai cu o suprafață liberă, dar, de asemenea, în interiorul lichidului.
În realitate, în însuși lichid sau pe pereții vasului în care este conținută, este întotdeauna dizolvat (sau adsorbite pe pereți), aerul sau orice alt gaz. În acest caz, atunci când lichidul este încălzit pentru a forma bule de aer acestea și care sunt umplute cu lichid care înconjoară abur saturat. Într-o stare de echilibru valoare mecanică de presiune a aerului și a aburului în interiorul balon trebuie să fie egală cu presiunea externă în afara bulei, care este compus din presiunea atmosferică și presiunea hidrostatică a lichidului înconjurător. Odată cu creșterea temperaturii lichidului din presiunea internă a bulelor cresc, ele încep să crească în mărime și să se ridice în sus sub acțiunea flotabilitate Arhimede. Un astfel de sistem în două faze (lichid cu bule de aer) este instabil și turbulente începe procesul de fierbere.
Punctul de fierbere reprezintă o condiție în care presiunea de vapori este suma presiunii atmosferice și a presiunii hidrostatice asupra altitudinii în cauză, ceea ce implică, în special, că punctul de fierbere lichid substanțial independent de presiunea externă. Dacă punem un recipient de apă sub capota pompei de aer, este posibil de a provoca apa la fiert la temperatura camerei sub aer pentru pomparea la o presiune predeterminată. Cu același asociat scăderea lichidelor de temperatură de fierbere observate la urcatul munți la mare altitudine, unde presiunea aerului atmosferic considerabil mai scăzută decât presiunea la piciorul. Astfel, temperatura apei de fierbere la o altitudine de 4.000 de metri este de numai 85 ° C, comparativ cu un punct de fierbere de 100 ° C la nivelul mării.
vaporilichid și suprasaturată supraîncălzit.
Fierbere poate avea loc numai în cazul în care lichidul conține dizolvate gazele în acesta. În absența unor bule de gaz sau centre de formare a vaporilor intense pot obține supraîncălzit lichid, adică lichid având o temperatură peste punctul de fierbere la o presiune externă dat, dar care, totuși, nu se fierbe. Izoterma la forțele van der Waals (fig. 3) corespunde porțiunii de lichid supraîncălzit BD. deoarece presiunea fluidului din această regiune sub presiunea din izotermei-izobata AB. în cazul în care este egală cu presiunea vaporilor saturați. Supraîncălzit lichid poate fi obținut chiar și atunci când are bule, este necesar doar ca acestea să fie suficient de mici, astfel încât presiunea vaporilor din interiorul lor este considerabil mai mică decât presiunea de vapori corespunzătoare deasupra o suprafață plană. Pentru dimensiuni mici bule este importantă, iar presiunea asupra bulei asociate cu curbura suprafeței. Suprafața sferică a lichidului din jurul bulei, datorită tensiunii de suprafață și tinde să scadă, care apare atunci când presiunea este adăugată la presiunea externă, strivire balon.
lichid supraîncălzit este metastabilă, adică putin stabil. În prezența nucleelor (de exemplu, un mod suficient de mari bule de aer), lichidul nu mai poate exista ca un corp omogen fizic și o parte din ea se transformă imediat în abur.
Așa este și cu vaporii suprasaturat. Izoterma la van der Waals complot corespunde FA (Fig. 3). Dacă vaporii de suprasaturație formate nuclee ale unei noi faze (de exemplu, picăturile mari de lichid), apoi, în anumite condiții, atunci când presiunea de vapori de echilibru deasupra suprafeței picăturilor este mai mică decât presiunea mediului ambiant de vapori suprasaturată, vaporii condensează. Condensarea vaporilor suprasaturată contribuie la prezența prafului sau a altor particule mici. nuclee de condensare eficiente sunt particule încărcate electric sau ioni. Acest efect este baza acțiunii unuia dintre dispozitivele de bază ale fizicii nucleare și fizicii particulelor elementare - camera cu ceață.
Camera nor este un volum închis ermetic umplut cu orice gaz necondensabile (heliu, argon, etc.), și vapori saturați de anumite lichide (apă, alcool etilic, etc.). Unul dintre pereții camerei este mobil (sub forma unei diafragmă elastică sau cu piston). Într-o temperatură de expansiune adiabatică a amestecului de umplere scade camerei. În acest caz, aburul devine suprasaturat, dar fără nuclee de condensare nu se va condensa. Dacă, totuși, spațiul camerei printr-o particulă încărcată, lasă în urmă un lant de ioni. La acești ioni ca nuclee, imediat începe condensarea vaporilor suprasaturată sub formă de picături mici care ating dimensiunile vizibile. Deci, există piste - picături de lanț de-a lungul unei traiectorii de particule care pot fi iluminate și fotografiate ionizante.
Pentru a observa urme de particule ionizante pot fi utilizate într-un fenomen fluid supraîncălziți, bazat pe această acțiune a așa-numita cameră cu bule, care a apărut mult mai târziu camera cu ceață. Lichidul din camera cu bule (hidrogen lichid, heliu lichid, propan lichid, freon etc.) este la o temperatură peste punctul de fierbere. Prin fierbere și-a menținut o presiune ridicată pe ea. Într-o scădere bruscă a presiunii fluidului este supraîncălzit. Dacă în acest moment prin intermediul camerei zboara de particula ionizat din regiunea îngustă de-a lungul traiectoriei sale a lichidului fierbe. Ca urmare, calea particulelor este marcată bule de vapori de lanț, care pot fi fixate.